Un nouveau procede ultra rapide pour la transmission securisee de clefs cryptographiques

Une equipe du NIST en collaboration avec la societe Acadia Optronics LLC
a, dans le cadre du programme d’information quantique du NIST, mis au
point un nouveau systeme de transmission quantique de clef de cryptage,
annonce comme environ 100 fois plus rapide que ses predecesseurs, car
atteignant 1 Mbps, cependant dans un cadre encore exploratoire. A titre
de comparaison, NEC et le National Institute of Information and
Telecommunication japonais ont recemment annonce avoir reussi a
atteindre une vitesse de 13Kbps dans un contexte realiste (reseau en
fibre commercial classique, long de 16km, mesures sur une periode de
deux semaines). Ce qui fait la force de la cryptographie quantique est
qu’une clef ne peut etre interceptee sans que l’emetteur et le
destinataire ne s’en rendent compte, il en va alors de meme ensuite pour
des messages. Le principe sur lequel ces systemes reposent est
l’emission de photons de telle sorte que chacun soit polarise d’une
facon controlee. Le recepteur interprete alors une polarisation donnee
comme une valeur 1 ou 0. De telles transmissions sont inevitablement
sujettes a un taux de perte, du aux perturbations qui conduisent
certains photons a ne pas arriver. En conditions normales, ce taux est
de l’ordre de 5 a 10%. La securite provient du fait que la clef est
elle-meme transmise ainsi. En effet, si quelqu’un cherche a intercepter
la clef, cela induit un taux de pertes anormal (car l’intercepteur va
detruire des photons en les interceptant), de sorte que l’emetteur et le
recepteur peuvent detecter l’anomalie et choisir d’echanger une autre
clef. On recourt a deux jeux de polarites opposees, l’emetteur envoie en
parallele, d’une part, l’indication du type de polarite utilisee pour
chaque photon (verticale/horizontale ou
+45 degres/-45 degres) et, d’autre part, les photons euxmemes, que le
recepteur doit pouvoir decoder en tenant compte de l’indication relative
au type de polarite annonce. Si le recepteur indique en retour la
sequence des types de polarite qu’il a effectivement detectes, il est
possible de discriminer les photons pour lesquels l’echange s’est bien
passe (et dont les deux partie connaissent des lors la valeur, 0 ou 1).
En echangeant suffisamment de photons on peut ainsi echanger une clef de
grande longueur. Dans l’approche du NIST, une information temporelle est
aussi fournie au recepteur, de facon a ce que ce dernier ne cherche a
mesurer que les photons correspondant a cette sequence (a l’exclusion
par exemple de ceux qui viennent du soleil). Des circuits dedies
(cadences a 1 GHz) permettent d’emettre et de rechercher les photons de
facon ainsi cadencee avec une vitesse d’emission qui atteint les 10
Mbps, en synchronisant les deux parties. En pratique, la vitesse est
encore limitee par les detecteurs de photons (lesquels ont pourtant ete
beaucoup ameliores par le NIST depuis deux ans). Selon ces chercheurs,
il doit etre possible de gagner encore un facteur 10 en ameliorant cette
partie du systeme. Le fait d’arriver a de telles vitesses est important
car cela conditionne l’emploi de la technique. En effet, des vitesses de
quelques Kbps ne permettent pas d’echanger en conditions reelles (des
volumes importants ou avec beaucoup d’utilisateurs concurrents). Or la
cryptographie quantique est largement consideree comme potentiellement
beaucoup plus sure que les methodes logicielles habituelles (qui sont a
la merci d’ordinateurs de plus en plus puissants).