Sécurité

Qubits et données binaires ont jailli avec succès dans la même fibre, en même temps : voici la cryptographie quantique – High-teK.ca

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Toshiba Research et l’Université de Cambridge en Angleterre rapportent qu’ils ont réussi à construire le premier réseau de fibre optique conventionnel capable de transmettre et de recevoir à la fois des données quantiques (pour le cryptage) et des données binaires normales à haut débit. Cette percée signifie que les réseaux de fibres optiques du monde peuvent désormais être sécurisés avec un cryptage théoriquement incassable.

Le concept de base derrière la cryptographie quantique est qu’Alice envoie une clé de chiffrement à Bob via un flux de photons uniques (distribution de clé quantique, QKD). Si un attaquant man-in-the-middle parvient d’une manière ou d’une autre à intercepter les photons, cela interrompt la transmission d’une manière qui peut être détectée. En théorie, la cryptographie quantique devrait aboutir à des communications totalement sécurisées. (En réalité, il existe d’autres vecteurs d’attaque qui contournent la sécurité inhérente fournie par les photons.)

Maintenant, les réseaux sécurisés quantiques ne sont pas particulièrement nouveaux, mais jusqu’à présent, les photons uniques (qubits) nécessitaient leur propre fibre optique dédiée pour la transmission. Dans les réseaux conventionnels à fibre optique, la transmission des données est très intense, avec plus d’un million de photons transportant un seul bit de données binaires. Envoyer des photons uniques dans la même fibre n’était tout simplement pas faisable ; il était impossible d’extraire ce photon unique à l’autre extrémité. Jusqu’ici!

Schéma du réseau de données Toshiba/Cambridge QKD + fibre

Schéma du réseau de données Toshiba/Cambridge QKD + fibre. A = la configuration globale. B = l’émetteur quantique. C = le récepteur quantique.

Les chercheurs de Toshiba et de Cambridge ont surmonté cette restriction en transmettant les photons quantiques et les signaux de données à différentes longueurs d’onde, et en utilisant un photodétecteur spécial à l’extrémité réceptrice qui s’allume pendant seulement 100 millionièmes de microseconde (quelques centaines de femtosecondes). Les différentes longueurs d’onde signifient que les signaux ne se heurtent pas et que le photodétecteur ne s’allume que lorsqu’il s’attend à recevoir un seul photon.

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Le résultat final est un réseau fibre optique capable de transmettre des données binaires à 1 Gbps dans les deux sens et d’effectuer une distribution de clé quantique à 500 Kbps en même temps, sur une longueur de 90 km (56 mi). C’est apparemment 50 000 fois plus rapide que le meilleur QKD précédent sur un réseau fibre de cette longueur. En théorie, cela signifie que la prochaine génération de réseaux de fibres – en supposant que ce photodétecteur femtoseconde puisse être mis en œuvre commercialement – pourrait être sécurisée avec la cryptographie quantique. Plus important encore, nous ne parlons que de nouveaux routeurs – cette méthode de QKD pourrait être effectuée sur des réseaux de fibre existants (et très coûteux).

L’avantage immédiat sera pour les réseaux militaires et de police/sécurité, et les infrastructures nationales (pensez aux communications sécurisées dans Villes intelligentes). Avec fibre déploiement régulier auprès des consommateurscependant, vous et moi pourrions bientôt télécharger des torrents et regarder des vidéos de chats cryptées avec la cryptographie quantique.

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Document de recherche: 10.1103/PhysRevX.2.041010 – « Coexistence de la distribution de clé quantique à haut débit et des données sur fibre optique »

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