Les lasers éclairent une faille de sécurité quantique: Nature News

Le faux résultat «enchevêtrement» remet en question la technique cryptographique.

La cryptographie quantique est censée être pratiquement incassable, mais les pirates ont à plusieurs reprises trouvé des moyens de battre le système.VOLKER STEGER / SPL

Les pirates informatiques ont triché un test de référence de la cryptographie quantique. En utilisant des lasers pour aider à simuler la propriété quantique de l’intrication, ils ont remis en question les tentatives de construction de systèmes cryptographiques increvables.

La cryptographie quantique – qui utilise les états quantiques de particules de lumière appelées photons pour coder des informations à transmettre – exploite le fait que les mesures ne peuvent pas être effectuées sur un système quantique sans le perturber. Cela signifie qu’en principe, il est impossible pour un espion d’intercepter une clé de chiffrement quantique sans la perturber et déclencher des sonnettes d’alarme. Dans la pratique, cependant, les faiblesses technologiques de l’appareil offrent des ouvertures aux pirates. En 2010, deux groupes indépendants ont réussi à craquer deux systèmes cryptographiques quantiques commerciaux et à échapper à la détection.1,2.

«Il y a eu des déclarations fortes sur la robustesse de la cryptographie quantique contre toute attaque», déclare Christian Kurtsiefer, un expert en optique quantique au Center for Quantum Technologies de l’Université nationale de Singapour. « Mais ce n’est pas si simple. »

Ces brèches ont incité les physiciens à essayer de construire des dispositifs plus complexes qui peuvent à la fois générer une clé quantique – codant des valeurs binaires classiques de 0 et 1 dans deux états de polarisation différents des photons – et incorporer un test de bouton-poussoir étanche pour certifier que la clé est toujours en sécurité, dit Kurtsiefer. Cette stratégie utilise une chaîne de photons intriqués – des particules de lumière qui sont jumelées de telle sorte que la mesure de l’état de polarisation d’un modifie instantanément l’état de polarisation de son partenaire. Deux parties – «Alice» et «Bob» – partagent une clé quantique en prenant chacune un membre de chaque paire intriquée générée.

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Toute tentative d’écoute en interceptant les photons d’Alice ou de Bob détruira l’intrication. Pour vérifier si cela s’est produit, le système intègre un test d’intrication standard, connu sous le nom de test de Bell, qui compare l’adéquation des polarisations des photons d’Alice et de Bob: si les particules sont corrélées au-dessus d’un certain seuil, l’intrication est confirmée, et la clé est certifiée sécurisée.

Tricheurs de corrélation

Mais Kurtsiefer et ses collègues ont réussi à tricher au test de Bell. Dans le test, les photons d’Alice et Bob sont captés par des détecteurs qui différencient les états de polarisation qui représentent 0 ou 1. L’équipe de Kurtsiefer a «  aveuglé  » le détecteur de Bob en projetant un faisceau laser dessus, puis a intercepté ses photons, lisant leur valeurs de polarisation. Lorsqu’il est aveuglé, le détecteur peut être amené à enregistrer une valeur de «1» chaque fois que le pirate lui envoie une impulsion laser supplémentaire. Ainsi, lorsque les chercheurs ont intercepté une valeur réelle de 1 dans les photons de Bob, ils ont déclenché une impulsion sur son détecteur aveuglé, ce qui a conduit les détecteurs d’Alice et de Bob à enregistrer de fausses corrélations, imitant l’intrication. Les résultats apparaissent dans Lettres d’examen physique3.

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Un test de Bell idéalisé aurait encore dû être en mesure de les identifier comme des corrélations contrefaites car les signaux de l’équipe n’auraient pas pu être parfaitement adaptés aux photons d’Alice à chaque fois, note Kurtsiefer. Cependant, cela n’a pas été signalé car de vrais tests Bell en laboratoire permettent un certain nombre de discordances en raison d’imperfections dans l’équipement. «Même les meilleurs détecteurs de photons actuels n’attrapent qu’une fraction des photons de l’appareil», déclare Kurtsiefer.

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Cette «faille de détection» permet aux pirates de déguiser les corrélations manquées comme rien de plus sinistre que l’inefficacité attendue du détecteur.

Antonio Acín, physicien quantique à l’Institut des sciences photoniques de Barcelone, en Espagne, admet que, dans le passé, les physiciens ont été tentés d’ignorer la faille de détection. «Ces appareils sont tellement exigeants sur le plan technologique que pour rendre leur construction plus faisable, on pense parfois à sacrifier la robustesse», dit-il. « Cette expérience prouve que nous ne devons pas faire cela. »

  • Les références

    1. Xu, F., Qi, B. et Lo, H.-K. NJ Phys. 12, 113026 (2010).
    2. Lydersen, L. et coll. Photon de la nature. 4, 686-689 (2010). | Article | ChemPort |
    3. Gerhardt, moi. et coll. Phys. Rev. Lett. 107, 170404 (2011).

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