Les propriétés des photons promettent des communications inviolables
A l'heure où les transactions financières, le commerce en ligne et les messageries réclament des liaisons sécurisées, beaucoup s'inquiètent de leur vulnérabilité aux attaques des pirates. Malgré la mise en place de clés de cryptage complexes, la confidentialité absolue n'existe pas. Les propriétés de l'infiniment petit, en particulier celles des photons, pourraient offrir une solution. Ces grains de lumière permettent un cryptage sûr -  dit quantique  - des liaisons, car le simple fait d'observer illégalement un message émis le dénature aussitôt. Une expérience a été conduite avec succès sous le lac de Genève. Une banque suisse s'y intéresse. Des chercheurs sont parvenus à casser un code simple avec l'embryon d'un de ces fameux ordinateurs quantiques dont la théorie affirme qu'ils seront capables de démonter les plus complexes des cryptages.  
Edition du vendredi 11 janvier 2002  
 
"Un espion a été détecté sur la ligne. L'opération est interrompue." Déconfiture du cyberpirate tentant d'intercepter un numéro de carte de crédit. Vaincu par la cryptographie quantique qui, aujourd'hui, sort du domaine de la science-fiction. Les premiers produits pourraient être commercialisés rapidement. Et ce pour le plus grand bonheur des sociétés qui réclament des liaisons protégées car cette technologie rend les transmissions ainsi cryptées inviolables. Impossible de voir sans être vu. Commerce électronique, transactions bancaires, messages électroniques et même les conversations téléphoniques, bref, tout ce qui peut transiter par des fibres optiques est donc au premier chef concerné par cette technique prometteuse.
Son principe repose sur la faculté quantique qu'ont les particules de lumière, les photons, de se "transformer" lorsqu'ils sont observés. Envoyés en éclaireurs, les uns à la suite des autres, dans une fibre optique, leur changement d'état avertira aussitôt de la présence d'un espion. Cette série de photons codés en 0 et 1 sert en même temps de clef quantique : en cryptographie, c'est la clef qui permet d'ouvrir un code secret. Qu'un indésirable se trouve sur la ligne pour tenter de l'intercepter, et l'émetteur en sera immédiatement averti. Il lui suffira alors de stopper la transmission.
Dans le cas contraire, la transmission des données se poursuit avec la certitude que la ligne est "claire". Une fois la clef échangée, le message crypté est envoyé par le même canal, selon les méthodes de cryptographie classique. Le destinataire peut alors décoder son message. Secret absolu garanti. D'où l'intérêt de cette approche par rapport à la méthode classique pour laquelle aucun code, aussi complexe soit-il, n'est incassable. Il reste en effet toujours possible dans ce cas d'intercepter discrètement une clef et de tenter de la casser à l'aide de puissants ordinateurs même si les temps de calculs nécessaires pour le faire peuvent, avec les clefs les plus complexes, réclamer des dizaines, voire des centaines d'années.
TESTS AVEC UNE BANQUE
Dans le monde, trois ou quatre équipes ont utilisé un outil mathématique, l'algorithme BB84, qui permet à cette cryptographie quantique d'exister. L'équipe de Nicolas Gisin, directeur du Groupe de physique appliquée de l'université de Genève, l'a expérimenté sur une distance de 25 kilomètres, sous le lac Léman, entre 1995 et 2000. L'émetteur se trouve à Nyon, le récepteur à Genève, chacun dans un central téléphonique.
"Nous avons utilisé les fibres optiques du réseau de Swisscom, l'opérateur suisse de télécommunications", raconte-t-il. La source qu'il utilise avec son équipe n'émet qu'un photon à la fois. "C'est plus facile, explique le physicien, car le taux d'erreur augmente avec l'intensité de la source. Nous créons une impulsion laser d'intensité suffisamment faible pour que la probabilité de générer deux photons soit infime." Mais cette technique a ses limites : "Pour les liaisons point à point, l'atténuation du signal rend le photon indétectable au-delà d'une cinquantaine de kilomètres."
Les résultats obtenus ont cependant été suffisants pour que le marché s'intéresse de près aux expériences de Nicolas Gisin. A commencer par la banque suisse Lombard-Odier de Genève dont le directeur informatique Ernst Messner estime que se "prévaloir de transactions sécurisées par un protocole quantique sera un excellent argument marketing". Une collaboration entre la banque et l'université genevoise a donc été établie. Son objectif : valider les expériences du lac de Genève dans un environnement de taille réelle. Les transactions seront effectuées entre les différents bâtiments de la banque, distants de moins de 25 kilomètres. L'expérience devrait débuter prochainement.
"Nous commencerons la validation sur tout ce qui n'est pas sensible, comme les messages bureautiques par exemple", précise Ernst Messmer. Une fois rodée, la technologie sera utilisée pour les transactions bancaires. "Pas avant deux ans", précise le banquier. Quant au chercheur, il estime que sa technologie pourrait déboucher sur des applications commerciales dans un avenir proche. "Dans un an pour les transactions bancaires, car elles utilisent des lignes point à point - une seule fibre. C'est le domaine le plus abouti aujourd'hui."
Bob Gelfond, un trader milliardaire de Wall Street, a beaucoup misé sur cette technologie. En 1999, après avoir fait fortune avec Amazone, il fonde MagiQ Technologies. Son objectif : commercialiser un système de cryptographie quantique via deux ordinateurs reliés par fibre optique. Les clients visés sont "des institutions financières et d'autres..."  
Bob Gelfond n'envisage pas cependant la vente de produits opérationnels avant quatre à cinq ans bien qu'il se flatte de tests réussis sur plus de 15 kilomètres. Aussi a-t-il levé des fonds auprès d'investisseurs privés pour financer un laboratoire de recherche installé près de Boston, un siège à New York et neuf salariés, la plupart scientifiques, dont une "pointure", Hoi Kwong-lo, un théoricien débauché de Hewlett-Packard.
Alléché lui aussi par les bénéfices potentiels de la cryptographie quantique, le patron de Microsoft, Bill Gates, s'est offert les services de Mike Freedman, médaille Fields 1986 (l'équivalent d'un prix Nobel de mathématiques) pour travailler sur ce thème au sein de Microsoft Research. Selon Daniel Gottesman, un ancien chercheur de l'équipe, cette technologie serait destinée aux applications Internet : envoi d'informations relatives aux cartes de crédit ou de messages électroniques. A quand un Internet Explorer quantique ? "Pas avant cinq à dix ans", estime le chercheur. Car il reste à surmonter un obstacle important pour que la cryptographie quantique se banalise : l'altération du signal au sein des fibres optiques. Mais, rapporte la revue Nature du 22 novembre 2001, des chercheurs de l'université d'Innsbruck (Autriche), Ignacio Cirac et Peter Zoller, estiment que les liaisons quantiques sur de "très longues distances" sont "possibles".  
"En théorie, leur système permet d'aller à l'infini", commente Grégoire Ribordy, un chercheur de l'équipe de Nicolas Gisin expérimentant, elle aussi, cette voie qui s'appuie non plus sur des liaisons point à point, mais sur des liaisons établies à l'aide de répétiteurs quantiques, placés entre l'émetteur et le récepteur. Et "on peut en mettre des milliers", précise Grégoire Ribordy. L'équipe autrichienne a d'ailleurs démontré la faisabilité théorique de cette approche.
Aujourd'hui, nombreux sont ceux qui croient à la cryptographie quantique et aux enjeux économiques qu'elle sous-tend. Enthousiastes, Grégoire Ribordy et son équipe viennent d'ailleurs de créer leur start-up, id Quantique, qui commercialisera dès 2002 le système développé par l'université de Genève.
Sylvie Lasserre
 
Les étranges lois des particules
Des lois bien étranges régissent le comportement des particules élémentaires. Atomes, protons, neutrons, photons, etc, ont un comportement qui défie notre entendement. Deux principes gouvernent le monde de l'infiniment petit, le monde quantique. Le premier est le principe de superposition : les objets quantiques, des photons par exemple, peuvent se trouver dans deux états différents sans qu'on puisse prévoir a priori lequel avant d'avoir effectué une mesure. Le second est le principe d'indétermination de Heisenberg qui postule que toute mesure ou que toute observation d'un système quantique le perturbe aussitôtet modifie irrémédiablement son état.
 
Une idée trop longtemps oubliée
BB84, pour Bennett Brassard 1984. Imaginé dans les années 1970 par Stephen Wiesner, un physicien de Boston, ce protocole de cryptographie quantique resta ignoré jusqu'au début des années 1980. "Personne à l'époque ne parlait ni d'ordinateur quantique ni de communication quantique", se souvient Nicolas Gisin, spécialiste en fibres optiques et en optique quantique. L'idée est alors reprise par Charles Bennett, physicien chez IBM, et Gilles Brassard, spécialiste de cryptographie de l'université de Montréal. Bennett et Brassard effectuent alors une première démonstration réussie sur une distance de 30 centimètres. Mais la distance est trop faible pour avoir un intérêt pratique et les essais en restent là.
C'est alors que Nicolas Gisin a vent de ces expériences. "J'ai compris que ce n'était pas qu'une belle idée futuriste, mais que c'était réalisable immédiatement." Les expériences menées sous le lac de Genève ont fait la preuve que des applications industrielles étaient possibles.

Bonne article merci ness3