La sécurité dans l’échange de données est une condition vitale pour passer à l’ère totalement numérique dans l’industrie. Mais comment faire pour se protéger du piratage, alors que toutes les machines vont bientôt communiquer entre elles et avec le Cloud ? Les propriétés de la physique quantique ouvrent une nouvelle voie à l’inviolabilité des communications.

Déjà aujourd’hui et de manière croissante demain, la gestion technique, économique et humaine des entreprises va transiter par des systèmes de gestion numérisés. Chaque module de ces systèmes est protégé par une clé d’accès, également numérique, afin que seuls les ayants-droit puissent avoir connaissance des données ainsi stockées. Qu’elles concernent sa technologie, son personnel ou sa stratégie, ces données sont vitales pour l’entreprise qui les émet, les possède et analyse leur contenu. Elles peuvent être également très intéressantes pour ses concurrents proches ou très éloignés. Or il se trouve que le codage de la grande majorité des clés utilisées sur internet repose sur un algorithme de cryptographie asymétrique baptisé RSA. Décrit en 1977 par Ronald Rivest, Adi Shamir et Leonard Adleman, ce codage est très sûr, mais pas totalement. L’augmentation toujours exponentielle de la capacité de calculs des ordinateurs permettant de casser ce codage, le rend de plus en plus fragile. Une visioconférence entre un Autrichien et un Chinois vient d’ouvrir une nouvelle voie à la protection des données, le 29 septembre 2017.

Communications intercontinentales sous protection quantique
Révélé par notre confrère Les Echos du 16 juin 2017, la Chine a réussi la première transmission quantique de données depuis l’espace et vers plusieurs stations au Tibet, distantes de plus de 1 000 km. Ayant investi massivement dans son projet QESS – pour Quantum Experiments at Space Sale – avec le placement en orbite du satellite Micius en 2016, l’équipe chinoise a réussi à envoyer depuis l’espace une information instantanée, indéchiffrable et inviolable. A l’aide d’un rayon laser, l’équipe du professeur Jian-Wei Pan, de l’Université de Hefei, en Chine, est parvenu à émettre, depuis Micius, des particules de lumière jumelles et à les envoyer simultanément à trois stations situées au Tibet et distantes pour certaines de 1 200 km, selon un article publié dans la revue américaine Science.
Cet exploit est basé sur un des phénomènes de la physique quantique, permettant de lier deux photons de cette lumière par une propriété appelé « intrication quantique ». Devenant véritablement jumelles, l’une de ces particules ne peut être modifiée sans que l’autre ne le soit également, quelle que soit la distance qui les sépare. Ainsi, toute tentative d’interception est immédiatement décelée.
Concrètement, le rayon laser utilisé a été divisé en deux. L’une des parties du faisceau servait à transmission des photons intriqués, tandis que l’autre a été utilisé pour la réception des photons. Répétée plusieurs fois, l’expérience a prouvé que lorsqu’une modification intervenait sur l’un des photons, son jumeau distant de 1 200 km subissait la même altération.
Grâce à ce programme d’expérience, l’université de Hefei a pris une longueur d’avance pour remplacer les clés de chiffrements des communications, pour une inviolabilité assurée. Trois mois après, c’est au tour de la revue Sciences et Avenir, de décembre 2017, d’analyser les conséquences d’une communication par vidéoconférence sous l’absolue sécurité « d’intrication quantique ». Elle a eu lieu le 29 septembre, entre le président de l’Académie des sciences d’Autriche, Anton Zellinger, et son homologue chinois, Bai Chunli, tous deux pionniers du domaine. Aucun hacker, si doué fut-il, n’aurait pu essayer d’avoir connaissance de cette conversation sans détruire la clé quantique qui la protégeait. Cela ouvre des perspectives.

La protection rapprochée déjà éprouvée
Ces recherches découlent de l’apparition probable d’ordinateurs quantiques dans un futur proche. Selon les révélations de Snowden, la NSA, agence de la sécurité nationale américaine, travaillerait à la conception d’un tel outil informatique. Même si les besoins en coût et en énergie de ces ordinateurs quantiques les rendraient difficilement accessibles, leurs performances de calculs casseraient vite les cryptographies les plus élaborées. C’est pourquoi une véritable course s’est engagée, afin de développer un chiffrement post-quantique, dont l’expérimentation chinoise est le premier effet concret par voie satellitaire.
En 2008, une première mondiale avait déjà été réalisée à Vienne, dans le cadre du projet européen SECOQC, pour SEcure Communication based On Quantum Cryptography. Selon Solange Ghernaouti, experte internationale en cybersécurité de l’université de Lausanne, citée par Sciences et Avenir, « cet essai a démontré qu’il est possible de distribuer des clés quantiques en utilisant les réseaux de télécommunications métropolitains en fibres optiques ».
Dans un premier temps, la création et la distribution de clés quantiques (QKD, Quantum Key Distribution) est donc possible par voie physique terrestre. Ce principe devrait donc intéresser au premier degré les industriels, car ils pourraient déjà sécuriser leurs réseaux de communication interne et de proximité. La France participe d’ailleurs à ces recherches, grâce au projet RISQ, pour Regroupement de l’Industrie française pour la Sécurité post-Quantique.
Dans un second temps, la réponse favorable de l’Union européenne à l’appel Quantum Manifesto, signé par 3 680 chercheurs européens, va se concrétiser en 2018. Dotée d’un milliard d’euros sur dix ans, le projet vise à reprendre l’initiative dans le domaine quantique. Car « les Européens ont aussitôt réagi en formant des structures de recherche fédérative, tels le PCQC (Paris Center for Quantum Computing) », comme le souligne Eleni Diamanti, sa vice-présidente, chargée de recherche au laboratoire d’informatique de l’université Pierre-et-Marie-Curie. L’agence spatiale européenne est également sollicitée pour lancer un satellite qui marque l’indépendance du Vieux Continent par rapport au Micius chinois. Réponse attendue prochainement.

L’Europe a tout son rôle à jouer
Si les Américains et les Chinois travaillent d’arrache-pied sur les applications de la physique quantique dans les ordinateurs et la sécurité des données, ce n’est pas un hasard. Ils savent mieux que personne pourquoi et comment espionner les gouvernements, armées et industriels concurrents. L’industrie manufacturière constitue un enjeu majeur pour ce type de renseignement. Elle doit donc savoir se protéger de toute intrusion. Le Quantum Key Distribution peut répondre à cette préoccupation. Fédérer tous les efforts des chercheurs, instituts et professionnels autour de ces questions fait partie des attributions de l’Union européenne, afin d’assurer l’indépendance et la sécurité des industries qu’elle abrite.