Sécurité et cryptographie quantique

Il est difficile de déterminer le degré de sécurité d'un cryptosystème, une discipline est d'ailleurs consacrée à cette tâche : la cryptanalyse. Fondée sur les mathématiques, la cryptanalyse se tourne aujourd'hui vers la mécanique quantique. La cryptographie quantique ne peut plus être considérée comme de la science-fiction !

Etude de la sécurité des cryptosystèmes : la cryptanalyse

La cryptanalyse et la cryptographie sont évidemment très liées. Ce sont les spécialistes chargés de la conception des systèmes de cryptographie qui se penchent sur les méthodes de cryptanalyse possibles pour casser les codes générés.

Pendant longtemps le chiffrement et le déchiffrement s'appuyaient uniquement sur des lois mathématiques.

Faire la cryptanalyse d'un algorithme de chiffrement, consistait à tenter de résoudre (casser) les fonctions cryptographiques qui le composaient (une tentative de déchiffrement est appelée attaque).

La sécurité d'un système de cryptographie non quantique repose essentiellement sur deux choses : le coût d'exécution de l'algorithme (complexité) et la longueur de la clé secrète.

Par exemple dans le cas du DES la longueur de la clé joue un rôle crucial puisqu'il utilise une clé de 56 bits soit 2^56 = 72.057.594.037.927.936 clefs possibles. Dans un tel cas essayer toutes les clés jusqu'à celle qui donne le texte en clair s'avère complètement absurde.

Cette forme de cryptographie s'appuyant uniquement sur des propriétés mathématiques posent ainsi des contraintes relatives à la longueur de la clé secrète ou à la complexité de l'algorithme de cryptage.

La cryptographie quantique

La cryptographie quantique ne repose pas sur la puissance de calcul mais sur des lois physiques.

L'échange d'informations se fait à partir d'un canal quantique de communication public. Ce canal transporte des signaux fondés sur des phénomènes quantiques et l'écoute de ces signaux pendant leur transfert introduit des erreurs (des pertubations).

C'est une conséquence du principe d'indétermination de Heisenberg : pour les objets quantiques qui forment des paires complémentaires, la mesure de l'un entraîne la pertubation de l'autre. Ce principe garantit la sécurité d'un cryptosystème quantique.

Le transport des informations est fondé la polarisation de la lumière. L'information est véhiculée par les photons, chaque photon est polarisé (on donne une direction à l'oscillation de son champ électrique). La polarisation varie selon un angle allant de 0° à 180°.

Le récepteur mesure les informations envoyées par l'émetteur en fonction de leur polarisation (diagonale, horizontale...).

L'ordinateur quantique

La puissance des ordinateurs quantiques réside dans leur mode de codage du bit. En mécanique quantique, une particule peut être en deux endroits à la fois, avoir deux états à la fois (on appelle ce phénomène "superposition quantique"). Ainsi un bit quantique ("qubit") peut contrairement au bit classique occuper simultanément les états 0 et 1.

Un ordinateur quantique peut être construit en utilisant n'importe quelle particule susceptible d'avoir deux états à la fois (atome, photon...). Ce phénomène de superposition quantique lui permet de faire énormément d'opérations en parallèle avec beaucoup moins de qubits qu'il ne faudrait de bits à un ordinateur classique.

La mécanique quantique apporte ainsi de nouvelles perspectives qui vont bien au-delà de ses applications en cryptographie, elle pourrait bien donner naissance aux premières formes d'intelligence artificielle.

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