Une équipe de chercheurs de l’Université Duke, de l’Ohio State University et de l’Oak Ridge National Laboratory travaillant sur les technologies liées au chiffrement quantique a récemment dévoilé les résultats de ses derniers travaux. Elle a annoncé avoir résolu un problème majeur qui limitait encore le développement de nouvelles formes de chiffrement quantique : la distribution de clés quantiques, abrégé QKD (pour quantum key distribution). Les détails concernant cette étude ont été publiés dans la revue Science Advances.Les données fournies par cette nouvelle étude suggèrent qu’il sera bientôt possible d’exploiter les technologies liées au chiffrement quantique à haute vitesse pour sécuriser Internet. Ici, les mêmes propriétés étranges qui commandent le fonctionnement des ordinateurs quantiques pourraient être utilisées pour créer des formes de chiffrement de données à l’épreuve du piratage.
Le chiffrement quantique s’appuie sur les lois de la physique quantique pour chiffrer les informations et prévenir les violations de sécurité qui pourrait compromettre les données transmises. Dans le cas présent, les clés de chiffrement seraient réalisées à partir d’éléments entrant dans la composition de la matière comme des électrons ou des photons, en tenant compte de leurs propriétés intrinsèques et du facteur temps.
Nurul Taimur Islam, étudiant diplômé en physique à Duke, explique que le problème avec la majeure partie des systèmes QKD existants est qu’ils ne peuvent transmettre des clés de chiffrement qu’à des vitesses relativement faibles, de l’ordre de quelques dizaines à des centaines de kilobits par seconde. « ;Avec ce genre de taux de débit, les systèmes de chiffrement quantiques ne permettent même pas d’effectuer des tâches quotidiennes de base comme prendre en charge un appel téléphonique ou du streaming vidéo chiffré ;», a déclaré Islam.
À l’instar de nombreux autres systèmes QKD, l’émetteur de clés de chiffrement employé dans cette étude utilise un faible laser pour encoder des données grâce aux photons. À la seule différence que, cette fois, les chercheurs ont élaboré un nouveau procédé qui permet presque de doubler la quantité d’informations qu’il est possible d’inscrire sur chaque photon. Cela rend leur technique plus rapide.
En ajustant le moment auquel le photon est libéré, et une propriété du photon appelé la phase, leur système peut coder deux bits d’information par photon au lieu d’un seul comme c’est généralement le cas. En combinant ce procédé à des détecteurs à haute vitesse, les chercheurs ont ensuite réussi à faire en sorte que leur système arrive à transmettre des clés de chiffrement cinq à dix fois plus vite que d’autres méthodes, avec des taux de transfert atteignant plusieurs mégabits par seconde.
Illustration d'un dispositif de communication quantique capable de diffuser de la vidéo cryptée :
Les clés de chiffrement encodées de cette manière peuvent être échangées à travers des connexions classiques à base de fibre optique, ce qui rend relativement simple l’intégration du nouveau système QKD dans l’infrastructure Internet actuelle. De plus, ce nouveau système utilise des équipements qui sont faciles à trouver dans le commerce.
« ;Nous sommes sur le point de voir apparaitre des ordinateurs quantiques qui seront capables de venir à bout des différentes techniques de chiffrement qui existent déjà ;», a déclaré Daniel Gauthier, professeur de physique à l’Ohio State University. « ;Il nous faut désormais réfléchir aux différents moyens qu’il faudra mettre en œuvre pour essayer de mieux sécuriser Internet ;», a-t-il ajouté.
Pour sa part, Bill Buchanan, professeur à l’école d’informatique d’Édimbourg, semble convaincu que « ;les ordinateurs quantiques ne devraient pas constituer une réelle menace pour le chiffrement à clés symétriques (AES, DES…), mais ils risquent de mettre en péril des méthodes de chiffrement à clés publiques comme ECC ou RSA ;». Il affirme que « ;grâce au chiffrement quantique, il serait possible de sécuriser les connexions de bout en bout, sans avoir besoin de SSL ou de VPN ».
Il estime que « si la fibre optique pouvait être utilisée sur l'ensemble de la connexion, il n'y aurait pas besoin d'appliquer le chiffrement à une autre couche, car la communication serait sécurisée sur la couche physique ;». Malheureusement, « ;le dernier kilomètre du canal de communication exploite la plupart du temps des moyens de connexions à base de cuivre ;», précisera-t-il plus tard.
Néanmoins, les experts rappellent que le chiffrement quantique ne devrait pas nécessairement être perçu comme une solution miracle pour la sécurité de l’information, du moins dans l’immédiat. Dans la théorie, les systèmes QKD offriraient des garanties de sécurité optimales, car la moindre tentative de piratage lors d’un échange de clés, par exemple, devrait être facilement repérée par le récepteur, à cause des erreurs qui vont apparaitre pendant la transmission. Mais les implémentations réelles de ce système « ;parfait ;» nécessitent l’usage d’équipements imparfaits, et ces imperfections créent des brèches que les pirates peuvent exploiter.
D’après Alan Woodward, professeur invité au département d’informatique de l’Université de Surrey, il y a encore des problèmes importants qu’il faut régler pour augmenter le taux de fiabilité de cette technologie surtout lorsqu’on l’utilise dans un environnement bruyant ou turbulent. Il a également rappelé que cette technologie couteuse demeure peu accessible à cause notamment des difficultés techniques liées à la production de photons uniques requis pour le fonctionnement des systèmes QKD. De plus, lorsqu’ils sont combinés à un réseau de câbles à base de fibre optique, il est impératif d’installer des répéteurs pour éviter la dégradation ou la perte rapide du signal. Malheureusement, ces répéteurs peuvent être considérés comme des « ;points faibles ;».
Source : Science Advances Mag, CSO Online
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