La communication quantique : qu'est ce que c'est et à quoi ça sert ? 

Toujours plus vite, toujours plus loin, toujours plus fort… Rien à voir avec l’esprit qui anime les athlètes, mais plutôt une promesse : celle de la communication quantique. Alors que les technologies de chiffrement classiques se heurtent à des défis majeurs posés par les capacités des ordinateurs quantiques, une solution émerge. Loin d’être de la science fiction, elle ouvre un avenir nouveau.  

Qu’est-ce que le système de communication quantique ?

La communication quantique n’est rien de moins que la révolution ultime de la transmission de données. Ultime car elle tient une double promesse d’inviolabilité et de rapidité.

 Contrairement aux méthodes de communication traditionnelles qui reposent sur des bits classiques, la communication quantique utilise des particules subatomiques (aux dimensions inférieures à celle d’un atome). L’échange des données ne se fait plus sur des porteurs d’informations ordinaires mais en exploitant la lumière.

Ce faisant, elle ouvre la voie à une nouvelle façon de concevoir l’échange de données sur un axe plus sûr et plus rapide à la fois.

Le principe d’intrication de la communication quantique

La communication quantique repose sur les principes de la physique quantique pour transmettre de l’information de manière sécurisée. Au cœur de cette communication quantique, on trouve un sujet clé appelé l’« intrication ». Lorsque deux particules sont « intriquées », l’état de l’une est étroitement lié à l’état de l’autre, indépendamment de la distance qui les sépare, un peu comme dans une relation de couple.

C’est un peu comme si on avait à faire à un jumeau virtuel, si l’un est modifié, l’autre est touché.

Cela signifie que toute tentative d’interception ou d’observation de l’une de ces particules perturbera instantanément l’état de l’autre, ce qui rend toute interception détectable.

Comment fonctionne la communication et la cryptographie quantique ?

La communication quantique repose sur plusieurs principes techniques clés. La cryptographie quantique exploite par exemple les propriétés uniques de la mécanique quantique pour garantir la sécurité des transmissions d’informations. En encodant les données dans des états quantiques, elle permet de détecter tout vol éventuel de données échangées.

Vous êtes perdu ? Prenons un exemple.

Imaginez que vous souhaitiez envoyer un message à un client de façon totalement sécurisée. Vous encodez alors chaque bit de votre message dans des qubits. Ces qubits, vous les envoyez au destinataire de votre message. Si une troisième personne, un peu trop indiscrète, intercepte ces qubits pour essayer de lire votre message, cela perturbera immanquablement leur état quantique. Le destinataire de votre message pourra en être instantanément avisé par une notification.

De la même façon, la distribution quantique de clés (QKD) vous permet, avec le destinataire de votre message, de créer une clé de chiffrement partagée de manière sécurisée en utilisant des protocoles quantiques. Si un curieux tente d’intercepter les particules utilisées pour générer la clé, leur état sera perturbé, ce qui permettra de détecter toute tentative d’interception.

Une fois que les qubits sont disponibles, le message à transmettre est encodé en manipulant l’état quantique de ces qubits. Quand les qubits atteignent leur destination, ils sont reçus par le récepteur. Le message est alors décodé en mesurant les états quantiques des qubits par l’exploitation de techniques telles que la polarisation de photons ou la détection d’ions piégés.

Parce que la communication quantique repose sur le principe de l’intrication,  toute tentative d’interception ou d’observation des qubits perturbera leur état, ce qui permet de détecter toute tentative d’attaque.

Les usages du futur de la communication quantique

La communication quantique promet des résultats révolutionnaires dans divers domaines.

Elle offre des solutions de sécurité inégalées pour les communications gouvernementales, militaires, financières et commerciales. De plus, elle ouvre la voie à des réseaux quantiques à grande échelle, permettant des communications sécurisées à travers le monde.

En outre, la communication quantique est cruciale et peut jouer un rôle vital dans des domaines tels que la santé, offrant ainsi un potentiel énorme pour transformer notre façon de communiquer et d’échanger des informations en toute sécurité. Dans le domaine de l’exploration spatiale, la communication quantique pourrait permettre une transmission sécurisée de données entre les vaisseaux spatiaux et les stations terrestres. Des promesses qui intéressent grandement l’agence spatiale européenne !

Communication quantique : des projets nommés Quantum !

Les technologies nécessaires à la mise en œuvre de communication quantique sont complexes et coûteuses. De plus, la création de réseaux quantiques à grande échelle suppose une collaboration internationale et des investissements importants. Ainsi, plusieurs initiatives visant à développer des réseaux quantiques à grande échelle ont déjà vu le jour.

Le projet Quantum Internet Alliance de l’Union européenne vise à construire un réseau quantique dans toute l’Europe pour permettre des communications sécurisées entre les pays membres. De même, le projet Quantum Network de la NASA explore les applications de la communication quantique dans l’espace, en vue de sécuriser les communications entre les véhicule spatiaux et les stations terrestres.

En novembre dernier, la ville chinoise de Heifei a inauguré un réseau de communication quantique couvrant une superficie de 7 048 km², ce qui en fait l’un des plus grands réseaux quantiques urbains au monde. Sa particularité réside dans son architecture en triangle, avec trois nœuds quantiques intriqués sur de grandes distances (jusqu’à 12,5 km entre deux nœuds).

Une configuration qui permet d’atteindre un niveau de sécurité et de performance inégalé par les réseaux quantiques traditionnels !

Comment optimiser la sécurité grâce à la communication quantique ?

Imaginez une grande entreprise du secteur des télécoms ayant des ramifications et des partenaires stratégiques dans le monde entier. Cette entreprise fait l’objet de cyberattaques incessantes et de tentatives continues d’interception de données. À chaque incident, pour préserver son avance technologique, l’entreprise abandonne tout projet compromis par une attaque. Cela se traduit par des pertes financières majeures et la remise en cause d’avantages concurrentiels de premier ordre.

Grâce à la communication quantique, l’échange d’informations sensibles, telles que des plans stratégiques, des données financières confidentielles, et des développements technologiques, avec ses partenaires dans le monde entier, peuvent être opérés sans craindre les interceptions ou les piratages.

En établissant un réseau de communication quantique sécurisé, reliant le siège de cette entreprise télécoms à ses partenaires stratégiques à travers le monde et en misant sur des protocoles de sécurité avancés basés sur les principes de l’intrication quantique, chaque bit de données échangé est protégé au niveau quantique, garantissant une confidentialité absolue. Voici les étapes pour comprendre comment l’entreprise profite des bénéfices de la communication quantique.

Étape 1 : les informations font l’objet d’un encodage quantique

Les données qui composent chaque échange d’information sont encodées sous forme de qubits, Contrairement aux bits classiques, qui peuvent exister sous forme de 0 ou de 1, un qubit peut être dans un état de superposition, représentant à la fois 0 et 1 simultanément.

Étape 2 : les qubits sont transférés

Les qubits transitent d’un point à un autre à travers des canaux de communication, tels que des fibres optiques. L’envoi peut se faire individuellement ou sous forme de paires intriquées.

Étape 3 : l’intrication quantique veille sur l’intégrité des données

L’intrication quantique est un phénomène dans lequel deux qubits deviennent corrélés de manière à ce que l’état de l’un soit instantanément lié à l’état de l’autre, quel que soit la distance qui les sépare. La moindre altération de l’état d’un qubit est instantanément détectée sur l’autre qubit.

Étape 4 : les qubits interceptés sont détectés

Grâce à l’intrication quantique, même si un espion interceptait les qubits en transit, leur état serait modifié, signalant une tentative d’interception.

Étape 5 : les données sont vérifiées

À la réception, les qubits sont décryptés pour extraire les données originales. Comme la sécurité quantique garantit l’intégrité des qubits, les informations reçues sont garanties comme étant authentiques et non altérées.

Ce qu’il faut retenir de la communication quantique en informatique 

• • La communication quantique offre une solution révolutionnaire pour la sécurité des données
  • La communication quantique repose sur des principes quantiques comme l’intrication pour garantir la confidentialité et l’inviolabilité des données.
  • Tous les états s’intéressent à la communication quantique pour sécuriser leurs données sensibles de leurs activités dites sensibles : santé, armée, diplomatie, police, etc…