Une avancée majeure face à la menace du piratage quantique
La montée en puissance des ordinateurs quantiques fait craindre le pire pour la confidentialité des échanges mondiaux : ces machines pourraient bientôt briser les cryptages actuels avec une facilité déconcertante. Pour parer à cette éventualité, la recherche s’accélère autour de la distribution de clés quantiques (QKD). Cette méthode de sécurité repose sur un principe physique absolu : toute tentative d’espionnage perturbe l’état quantique des données, rendant l’intrusion immédiatement détectable. Jusqu’à présent limité par des contraintes techniques, ce bouclier numérique vient de franchir une étape décisive. Une équipe de chercheurs chinois a démontré, dans une étude publiée par la revue Science, la viabilité d’un cryptage quantique « indépendant des dispositifs » sur des distances métropolitaines, atteignant pour la première fois les 100 kilomètres via fibre optique.
S’affranchir des failles matérielles
La distribution de clés quantiques (QKD) nécessite un support physique, généralement des câbles à fibre optique. Le problème réside dans l’affaiblissement exponentiel du signal sur la distance. Pour compenser, on utilise traditionnellement des dispositifs amplificateurs, mais ces appareils introduisent une vulnérabilité : ils exigent un calibrage extrêmement précis pour garantir la sécurité. Cette complexité matérielle freine considérablement le déploiement de la technologie à grande échelle.
L’alternative étudiée par les scientifiques est la QKD « indépendante des dispositifs » (DI-QKD). Ce système utilise des particules intriquées : si un pirate tente d’intercepter le message, l’état d’intrication est rompu. La sécurité ne dépend plus de la fiabilité du matériel, mais des lois de la physique. Toutefois, cette méthode se heurtait jusqu’ici à des murs technologiques. Les premières tentatives, utilisant des ions piégés ou des photons, ne parvenaient à générer des clés positives que sur quelques centaines de mètres. Les progrès ultérieurs en matière de conversion de fréquence n’avaient pas suffi à rendre la DI-QKD exploitable, les chercheurs luttant constamment contre des difficultés liées à la fidélité de l’intrication et à l’efficacité de la détection.
Un saut technologique à l’échelle métropolitaine
Pour repousser ces limites, l’équipe de recherche a mis en œuvre une nouvelle stratégie visant à réduire la perte de signal dans la fibre. Ils ont utilisé l’interférence à un seul photon, où les paires intriquées sont produites à la demande grâce à un détecteur annonçant la création réussie de l’état quantique. En parallèle, ils ont employé la conversion de fréquence quantique pour atteindre les longueurs d’onde des télécommunications, moins sujettes aux pertes.
Les résultats sont probants. Les chercheurs ont obtenu une intrication atome-atome de haute fidélité et des taux de clés sécurisées positifs sur des distances testées de 11, 20, 50, 70 et 100 km. Comme le soulignent les auteurs de l’étude : « L’utilisation du schéma d’interférence à un seul photon pour l’annonce de l’intrication à distance nous a permis d’obtenir une vitesse d’intrication métropolitaine supérieure de plusieurs ordres de grandeur aux schémas basés sur deux photons utilisés dans les précédentes expériences DI-QKD ».
Point crucial pour la sécurité : les violations de l’inégalité de Bell CHSH, qui prouvent la présence de l’intrication quantique, ont été maintenues à toutes les distances, garantissant la génération de clés sécurisées jusqu’au seuil des 100 kilomètres.
Vers une application concrète malgré les obstacles
Malgré cette réussite technique, le déploiement grand public de la DI-QKD demandera encore du temps. L’expérience présente certaines limites : tous les nœuds du réseau étaient situés dans le même laboratoire, ce qui signifie que la faille de localité n’est pas encore totalement refermée. De plus, le taux d’événements continue de diminuer avec l’éloignement en raison des pertes inhérentes à la fibre optique. L’avenir de cette technologie passera probablement par l’utilisation de fibres à plus faibles pertes et par l’amélioration continue de la conversion de fréquence.
Les auteurs de l’étude restent optimistes quant à la portée de leurs travaux : « La démonstration de la QKD indépendante des dispositifs à l’échelle métropolitaine aide à combler le fossé entre les expériences de réseau quantique de principe et les applications réelles ». Au-delà du simple cryptage, cette architecture offre une plateforme polyvalente pour la génération de nombres aléatoires quantiques (DI-QRNG), l’autotest des appareils quantiques, et constitue un banc d’essai fondamental pour la mécanique quantique elle-même. Cette intrication de haute fidélité pourrait devenir la brique élémentaire indispensable à la mise à l’échelle des futurs réseaux quantiques.
Selon la source : phys.org
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Ce record de distance quantique pourrait blinder définitivement nos communications
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