Trois questions sur l’informatique quantique et les communications sécurisées

Trois questions sur l'informatique quantique et les communications sécurisées

“Il faut se rappeler qu’il existe vraisemblablement de grandes archives de signaux cryptés enregistrés qui pourraient être très intéressants à lire si l’on pouvait les décrypter”, a déclaré Peter Love. Crédit : Shutterstock

Un type de technologie informatique radicalement différent en cours de développement, connu sous le nom d’informatique quantique, pourrait en théorie décoder les communications sécurisées et mettre en péril les communications militaires, les infrastructures critiques et les transactions financières, prévient le gouvernement fédéral.

L’administration Biden a récemment publié un mémorandum de sécurité nationale sur l’informatique quantique qui met en garde contre les conséquences du développement d’ordinateurs quantiques “capables de casser une grande partie de la cryptographie à clé publique utilisée sur les systèmes numériques aux États-Unis et dans le monde”.

Les conséquences, dit-il, pourraient « compromettre les communications civiles et militaires, saper les systèmes de supervision et de contrôle des infrastructures critiques et faire échouer les protocoles de sécurité pour la plupart des transactions financières sur Internet ».

Les ordinateurs quantiques utilisent une approche informatique fondamentalement différente de celles qui existent actuellement, en utilisant les lois de la mécanique quantique – une branche de la physique qui décrit le mouvement et l’interaction des particules subatomiques – pour stocker des informations et résoudre des problèmes trop complexes pour les ordinateurs actuels. Les ordinateurs quantiques existent actuellement, mais ont des capacités limitées.

Peter Love, professeur au Département de physique et d’astronomie et au Département d’informatique, concentre ses recherches sur l’informatique quantique. Il fait partie d’un centre appelé Quantum Systems Accelerator (QSA), qui cherche à créer la prochaine génération d’ordinateurs quantiques et à les appliquer à l’étude de certains des problèmes les plus difficiles en physique, chimie, science des matériaux, etc.

Tufts Now lui a parlé du mémorandum sur la sécurité nationale et des risques potentiels pour sécuriser les communications que les ordinateurs quantiques pourraient poser à l’avenir.

Tufts Now : Quand pensez-vous que de tels ordinateurs quantiques pourraient être développés et mis en ligne ? Cela commencerait-il par les gouvernements ayant cette capacité en premier?

Peter Love : Le point de vue sensé serait qu’il faudra plus d’une décennie avant que de telles machines ne soient disponibles – de manière conservatrice, plusieurs décennies de plus. Heureusement, il existe des applications plus intéressantes, plus petites et plus bénignes de l’informatique quantique que nous pouvons étudier en cours de route, ainsi que d’autres technologies quantiques telles que la détection et les communications.

Comment les ordinateurs quantiques fonctionnent-ils tellement plus vite que les ordinateurs actuels pour pouvoir décrypter des communications autrefois sécurisées ?

C’est une question profonde et ouverte dans le domaine. Nous n’avons pas une bonne compréhension générale de la façon dont l’accélération quantique est obtenue par rapport aux ordinateurs conventionnels, et nous ne comprenons généralement pas quels problèmes se prêtent à l’accélération quantique. Cela ne devrait pas être surprenant, car nous n’avons pas une bonne image conceptuelle de la mécanique quantique elle-même en termes de concepts classiques utilisés pour définir la plupart des problèmes de calcul.

Mais ce que nous avons, c’est un petit nombre d’exemples absolument époustouflants de la puissance de l’informatique quantique.

La cryptographie à clé publique est utilisée dans la plupart des communications sécurisées sur Internet. Cela fonctionne de cette façon : supposons que j’ai deux grands nombres. Je les multiplie ensemble et vous donne la réponse. Pouvez-vous me dire quels étaient les deux numéros d’origine ? La dureté de ce problème garantit la sécurité du système de cryptographie à clé publique le plus largement utilisé.

Il existe de nombreux exemples de nombres qui ne peuvent pas être pris en compte malgré l’offre de gros prix en espèces. En 1994, Peter Shor – alors aux Bell Labs, maintenant au MIT – a publié un algorithme quantique qui pourrait factoriser ces grands nombres, étant donné un ordinateur quantique suffisamment grand. Le fonctionnement de cet algorithme quantique n’a aucun rapport avec le fonctionnement des meilleurs algorithmes classiques.

Que peut-on faire pour s’assurer que des communications sécurisées sont possibles lorsqu’un «ordinateur quantique pertinent sur le plan cryptanalytique», comme on l’appelle dans le mémorandum, est opérationnel?

Il existe des problèmes qui peuvent constituer la base des systèmes cryptographiques, où nous avons de bonnes raisons de croire que l’informatique quantique ne les cassera pas. L’Institut national fédéral des normes et de la technologie a récemment annoncé ses derniers candidats. Ceux-ci seront utilisés bien avant qu’un grand “ordinateur quantique pertinent sur le plan cryptanalytique” ne devienne disponible.

Cependant, il faut se rappeler qu’il existe vraisemblablement de grandes archives de signaux cryptés enregistrés qui pourraient être assez intéressants à lire si l’on pouvait les décrypter.

Enfin, il est important de se rappeler qu’il n’y a aucune preuve que la factorisation de problèmes comme celui utilisé dans les systèmes cryptographiques RSA – couramment utilisés pour sécuriser les communications – soit un problème de calcul difficile, même pour les ordinateurs conventionnels. Qui sait si les progrès de la théorie des nombres pourraient conduire à un algorithme de factorisation classique efficace qui pourrait rendre les systèmes RSA inutiles ?

Ainsi, RSA n’a jamais été vraiment sécurisé dans ce sens très strict. La plupart des gens croient que RSA est sûr parce qu’ils croient que l’affacturage est difficile, parce qu’ils pensent que les théoriciens des nombres sont intelligents et auraient trouvé un algorithme s’il y en avait un. Mais ce n’est pas une preuve mathématique, c’est juste un pari que les théoriciens des nombres sont aussi intelligents qu’ils le pensent.


Le recuit quantique peut battre l’informatique classique dans des cas limités


Fourni par l’Université Tufts

Citation: Trois questions sur l’informatique quantique et les communications sécurisées (15 septembre 2022) récupérées le 15 septembre 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-09-quantum.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation loyale à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.