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Un laboratoire gouvernemental révèle qu’il exploite un Internet quantique naissant depuis deux ans

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Malgré toutes ses promesses apparemment illimitées, la technologie quantique a un inconvénient majeur : elle nécessite plus de technologie quantique. Si vous voulez un Internet quantique significatif, par exemple, vous avez besoin de normes cryptographiques quantiques, d’une infrastructure quantique en place et d’ordinateurs quantiques pour effectuer tous ces calculs lourds en temps réel. C’est un problème parce que la technologie quantique est à un stade si infantile dans tous les domaines ; Je ne sais pas s’il y a déjà eu une technologie qui a fait l’objet de recherches aussi approfondies avant de faire quoi que ce soit d’utile. Partout dans le monde, des dizaines de laboratoires dépensent des millions de dollars, chacun d’eux fondant sa recherche de pointe sur les découvertes tout aussi ténues des autres. Étonnamment, cette approche semble porter ses fruits.

En fait, il semble que ce soit le cas depuis un certain temps. Cette semaine, le laboratoire national de Los Alamos a annoncé qu’il avait un « internet quantique » fonctionnel depuis un certain temps maintenant, même si tout ce qu’ils ont vraiment est un réseau très, très simple utilisant la technologie quantique pour consolider les défauts conceptuels de la communication numérique conventionnelle. Ce qu’il est important de noter à la fois à propos de cette avancée et de la communication quantique en général : la plupart de nos étapes vers le travail communication quantique et la cryptographie est venue du fait que nous avons limité notre utilisation de la technologie quantique aux seuls endroits où elle est réellement nécessaire. Là où le rêve initial aurait pu être un communicateur quantique sans fil, instantané et inexploitable, ce que nous obtiendrons probablement est beaucoup plus proche de ce que nous avons déjà.

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En effet, le réseau de Los Alamos utilise sans doute la conception de réseau la plus élémentaire qui soit : le modèle hub and spokes. Chaque « rayon » rayonnant du hub central est un nœud ou un ordinateur, tandis que le hub est la zone centrale qui les relie tous. Dans ce modèle, les nœuds ne parlent qu’aux hubs, et les hubs ne transfèrent les messages qu’après les avoir nettoyés de toute information indésirable. Étant donné que le concentrateur utilise une clé unique différente pour envoyer un message que pour recevoir ce même message en premier lieu, il n’y a aucun moyen, même pour l’expéditeur d’un message, de le suivre jusqu’au destinataire, ou vice versa.

La théorie quantique reprend cet ancien modèle de réseau simple et propose de le rendre à nouveau révolutionnaire

La théorie quantique reprend cet ancien modèle de réseau simple et propose de le rendre à nouveau révolutionnaire.

L’actuel « quantum» a lieu avant que le message ne soit relayé de nœud à concentrateur, la transmission d’un code court appelé « bloc-notes unique », en référence aux blocs de papier de l’ancien monde qui, s’ils sont sécurisés, font les calculs du Second Monde. Guerre incassable même par l’ordinateur moderne le plus puissant. En effet, un tampon unique, s’il est fabriqué et utilisé correctement, est le chiffrement ultime : une chaîne de caractères totalement absurde qui ne peut pas être mathématiquement inversée car il n’y a pas de modèle à trouver et pas de répétitions à exploiter. Si l’expéditeur et le destinataire – et personne d’autre – ont la clé et que la clé a été correctement générée, alors le système est parfait. Le problème, bien sûr, est qu’une clé devient obsolète à chaque utilisation, et la distribution continue de centaines ou de milliers de blocs de papier garantit pratiquement que quelques-uns se retrouveront entre les mains de l’ennemi.

La technologie quantique, avec sa capacité tant vantée à transmettre des bits de données sans possibilité d’interception, résout ce problème. Si un tampon unique pouvait être transmis instantanément, parfaitement aléatoire et généré de manière unique avant chaque message envoyé, alors le système est théoriquement incassable. Tant que le hub reste sécurisé, il peut recevoir une clé à usage unique via la messagerie quantique, puis recevoir le message lui-même via les canaux normaux. N’importe qui peut capter ce message crypté s’il le souhaite – comme nous le savons, de tels bits brouillés sont inutiles sans la clé pour les décrypter. Si jamais la clé devait être interceptée, une telle observation modifierait fondamentalement la clé de sorte que le concentrateur le sache et indiquerait au nœud expéditeur qu’il ne doit pas envoyer le message chiffré. Une fois que le concentrateur reçoit un message crypté de cette manière, il génère ensuite une toute nouvelle clé avec le destinataire et l’utilise pour envoyer le message lors de la deuxième étape de son voyage.

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Ce modèle est, comme vous pouvez probablement le deviner, horriblement inefficace ; il y a une raison pour laquelle nous sommes passés à des modèles plus complexes lors de la création du véritable Internet. Au fur et à mesure que de nouveaux nœuds sont ajoutés, le système peut rapidement devenir difficile à manier. L’idée d’un routeur quantique, qui pourrait rediriger l’information sans la détruire et (vraisemblablement) sans introduire une faille qui permettrait l’observation de la clé. Dans l’état actuel des choses, des bits d’informations quantiques ne peuvent parcourir qu’une seule longueur ininterrompue de câble à fibre optique sans être détruits, une limitation qui nécessite le concentrateur comme intermédiaire entre deux ordinateurs non reliés directement l’un à l’autre. De tels dispositifs pourraient permettre une transmission directe de la clé de l’expéditeur au destinataire, ce qui réduirait considérablement la charge d’un seul message sur le système.

Gardez à l’esprit que si ce système, s’il fonctionne, garantit une sécurité réseau parfaite, il présente également un défaut flagrant : le hub lui-même. On imagine Mission impossibledes cambriolages de type , puisque le hub représenterait alors un point faible physique, le seul endroit où la clé quantique pourrait être contournée. La sécurité de ces hubs serait probablement une question de sécurité nationale, si un système comme celui-ci devenait un jour pertinent.

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