Pour assurer une confidentialité maximale aux deux interlocuteurs, il faut que la sécurité de l'algorithme de cryptographie classique soit aussi élevée que celle de la distribution quantique. On ne peut connaître l'axe de polarisation qu'en employant un filtre polarisant (ou plus généralement, en faisant une mesure dont le résultat est OUI ou NON). Alice et Bob évaluent tout d'abord le niveau d'erreurs et de bruit séparant leurs deux ensembles de données. Cet article vous a plu ? Il est possible d'établir formellement un lien entre la quantité d'anomalies et la quantité d'information interceptée par Eve, grâce à des démonstrations mathématiques appelées preuves de sécurité, qui combinent les lois de la physique quantique et de la théorie de l'information. L'émetteur de la clé code chaque bit de la clé selon un des deux modes de polarisation, aléatoirement, au choix de l'émetteur : L'émetteur émet la clé bit par bit, photon par photon, en choisissant aléatoirement le mode de polarisation (Mode 1 ou Mode 2) à chaque photon émis. Donc : si le filtre est orienté précisément dans l'axe de polarisation du photon (b = a), le photon traversera certainement le filtre, si le filtre est orienté à 90° de l'axe de polarisation du photon (b = a+90), le photon sera certainement arrêté par le filtre, si le filtre est orienté à 45° de l'axe de polarisation du photon (b = a+45), le photon aura une chance sur deux de passer le filtre. Il n'existe pas de mesure directe, donnant un angle par exemple, de l'axe de polarisation du photon. La cryptographie quantique consiste à utiliser les propriétés de la physique quantique pour établir des protocoles de cryptographie qui permettent d'atteindre des niveaux de sécurité qui sont prouvés ou conjecturés non atteignables en utilisant uniquement des phénomènes classiques (c'est-à-dire non-quantiques). Les différences entre leurs données peuvent provenir de : Néanmoins, puisque les erreurs de communication et les effets de l'observation d'Eve ne peuvent pas être distingués, Alice et Bob doivent supposer que toutes les incohérences sont dues à l'action d'un espion. Cette clé secrète peut ensuite être utilisée dans un algorithme de chiffrement symétrique, afin de chiffrer et déchiffrer des données confidentielles[1]. En particulier, quand la technologie sera au point, elle permettra d'utiliser la cryptographie quantique sur des distances arbitrairement grandes en utilisant des stations de répétition quantique le long de la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...) de communication. Or, la sécurité de la majorité des algorithmes de chiffrement symétrique repose sur des considérations liées au temps nécessaire au "cassage" de la clé, et non sur des démonstrations mathématiques. Souvenons-nous qu'Alice et Bob ne partagent pas encore une clé, mais des données corrélées. La cryptographie quantique est une tentative de mise en œuvre des prédicats de la mécanique quantique afin d'assurer la confidentialité, l'intégrité et/ou la non-interception de transmissions de données. La cryptographie quantique cherche à répondre à ces trois critères en transmettant de l'information entre les deux interlocuteurs en utilisant des objets quantiques, et en utilisant les lois de la physique quantique et de la théorie de l'information pour détecter tout espionnage de cette information. En informatique classique, un ordinateur a deux états possibles : 1 ou 0 (on parle de bit ). C'est aussi un sous-domaine de l'informatique quantique (L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des ordinateurs...). On ne peut connaître l'axe de polarisation initial du photon que si l'axe du filtre est orienté précisément à 0° ou à 90° par rapport à celui du photon. La machine Enigma est alimentée par une pile électrique. Un photon polarisé selon un axe d'angle 'a' passant dans un filtre polarisant d'axe 'b' possède une chance égale à cos²(b-a) de passer le filtre polarisant. Elle ne doit pas être confondue avec la cryptographie post-quantique qui vise à créer des méthodes de cryptographie résistante à un attaquant possédant un calculateur quantique. Le protocole de cryptographie quantique est entièrement fondé sur les propriétés quantiques des photons polarisés. l'émetteur et le récepteur ont choisi une orientation séparée de 45°, et dans ce cas le photon reçu est parfaitement aléatoire et ne contient aucune information. Plutôt que de jeter entièrement la clé, il est possible d'extraire de celle-ci une sous-clé par la technique dite d'"amplification de confidentialité". Δ L'amplification de confidentialité est une technique qui transforme la clé corrigée en une clé secrète plus petite. Exemples historiques de protocoles de cryptographie Exercice sur les propri et es de l’indice de co ncidence On travaille avec l’alphabet A= fA;B;Cg. d'objets quantiques, c'est-à-dire d'objets physiques qui se comportent selon les lois de la physique quantique. . La première est le principe de superposition qui s’explique par le fait que l’équation de Schrödinger est linéaire, i.e. Dans le cas où il y a un espion sur la ligne, il peut donc arriver le cas où le récepteur reçoit un bit différent du bit émis quand l'émetteur et le récepteur ont choisi le même mode de polarisation. Étymologiquement, la cryptologie est la science (λόγος) du secret (κρυπτός) . L'émetteur note pour chaque bit le mode de polarisation choisi. Pour passer inaperçu, il doit réémettre un photon, avec le même état de polarisation que le photon reçu. Avant l'arrivée prévue d'un photon, il positionne le filtre, aléatoirement aussi, à 0° ou à 45°. Il n'existe pas de mesure directe, donnant un angle par exemple, de l'axe de polarisation du photon. l'émetteur et le récepteur ont choisi, par. Actuellement, la technique se rapprochant au mieux de ces trois critères est une transmission physiquement sécurisée, de type valise diplomatique. Cependant, la cryptographie quantique permet à deux interlocuteurs de s’échanger une clé en toute sécurité ; en effet, cette méthode permet non seulement de démasquer toute tentative d’espionnage grâce aux propriétés de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...), mais également de réduire la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d’information détenue par un éventuel espion à un niveau arbitrairement bas et ce grâce à des algorithmes classiques (" privacy amplification "). L'émetteur de la clé code chaque bit de la clé selon un des deux modes de polarisation, aléatoirement, au choix de l'émetteur : L'émetteur émet la clé bit par bit, photon par photon, en choisissant aléatoirement le mode de polarisation (mode 1 ou mode 2) à chaque photon émis. La cryptographie quantique constitue donc un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) précieux pour des systèmes de cryptographie symétrique où les deux interlocuteurs doivent impérativement posséder la même clé et ce en toute confidentialité. En 1990, de façon indépendante du travail de Bennett et Brassard, Artur Ekert, alors doctorant au Wolfson College de l'université d'Oxford, développe une approche de cryptographie quantique différente, fondée sur les corrélations quantiques pouvant exister entre deux photons, un phénomène nommé intrication quantique. Ensuite, grâce aux preuves de sécurité et à ce niveau de bruit, Alice et Bob peuvent évaluer la quantité d'information qui a été interceptée par Eve, notée Mais pourquoi utiliser le système de cryptographie quantique pour communiquer une clé, et non le message en lui-même ? Lors d'un protocole de cryptographie quantique, deux interlocuteurs distants (généralement nommés Alice et Bob) disposent : Entre Alice et Bob se trouve un espion, aussi appelé adversaire, qu'il est d'usage de nommer Eve (de l'anglais eavesdropper). Puisque le canal classique de transmission n'est pas chiffré, ces informations sont supposées connues de l'espion. ... Deux explications s’affrontent pour trouver une explication à ce qui se passe lors d’un calcul quantique. L'extraction est composée de deux étapes : la réconciliation et l'amplification de confidentialité. A La cryptographie quantique résout particulièrement bien certains problèmes, comme la distribution de clés de chiffrement, qui seront utilisées par la suite pour coder une information transmise d’un point A à un point B. Il ne s’agit donc pas de faire passer toute l’information par le biais de communication quantique. Le récepteur possède un filtre polarisant, pouvant être orienté à volonté à 0° ou à 45°. La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques nées au XX e siècle qui décrivent le comportement des atomes et des particules et permettent d'élucider certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. Cet algorithme, bien que parfaitement sûr, est peu utilisé car il nécessite un échange de clé de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) aussi grande que le message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux...) à transmettre. L'une des propriétés fondamentales de la cryptographie quantique est la capacité des deux interlocuteurs à détecter la présence de l'espion, mais aussi à évaluer précisément la quantité d'information que celui-ci a interceptée. I Dans ce cas, le photon reçu est représentatif du bit émis et peut être traduit directement en bit. Stephen Wiesner (en) a émis pour la première fois, au début des années 1970, l'idée de pouvoir utiliser les phénomènes quantiques dans des applications liées à la sécurité. S'il reste un avantage à Alice et Bob après l'évaluation de l'information secrète résiduelle, ils peuvent lancer l'extraction de la clé proprement dite. Explication vulgarisée: Un système de cryptage inviolable, ça existe : on l'a déjà vu dans le chapitre consacré au masque jetable. Pour chaque bit, deux cas de figures sont possibles : Une fois tous les bits transmis (on doit émettre au moins 2.N bits pour une clé de N bits utiles), l'émetteur communique au récepteur, par un moyen conventionnel et non forcément fiable, le mode de polarisation employé pour chaque bit. Au moment prévu de l'arrivée du photon, il note le résultat (le photon a passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) le filtre, ou le photon n'a pas passé le filtre), ainsi que l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) choisie du filtre. Pour ce faire, l'émetteur ou le récepteur utilise un code correcteur pour générer un ensemble de syndromes, qu'il envoie à l'autre partie afin qu'elle puisse corriger ses données. «La machine à décrypter universelle de la NSA ne serait pas pour demain», Surface-conduction Electron-emitter Display, Séquençage par ligation d'oligonucleotides, Électrophorèse capillaire par spectrométrie de masse, Strategies for Engineered Negligible Senescence, https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Cryptographie_quantique&oldid=182317436, Article manquant de références depuis avril 2014, Article manquant de références/Liste complète, Article contenant un appel à traduction en anglais, licence Creative Commons attribution, partage dans les mêmes conditions, comment citer les auteurs et mentionner la licence, Les bits d'informations communiqués par les mécanismes de la cryptographie quantique ne peuvent être qu'. I C'est aussi un sous-domaine de l' informatique quantique Par exemple, les protocoles E90, E91, B92, SSP99 et SARG04. Ces bits sont à la base de tout : fichiers, réseau, calculs… Ils se trouvent dans la mémoire, sur le disque dur et sont traités par le processeur. B En effet, puisque les erreurs et le bruit de fond (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son....) ne peuvent jamais être évités complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...), l'émetteur et le récepteur ne peuvent jamais garantir totalement qu'un espion n'a aucune information sur leurs clés. Brèvehistoiredessciences L’èrequantique L’informatiquedelamachinedeBabbageàXeonE3-1230 Unpeudephysique Effetsquantiques. Ce niveau de sécurité est souvent nommé sécurité inconditionnelle, dans la mesure où aucune hypothèse n'est faite sur les capacités physiques de l'espion (on suppose simplement qu'elles obéissent aux lois de la physique), par opposition à la sécurité calculatoire des algorithmes de cryptographie classique, qui prend en compte le "réalisme" des capacités calculatoires de l'espion. Dans le cas du chiffrement symétrique, les deux interlocuteurs doivent posséder a priori une clé secrète, c'est-à-dire qui ne soit connue que d'eux. Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis ! En première approximation, la taille de la clé secrète finale est égale à la "taille" de l'information partagée avant réconciliation, diminuée du nombre de bits connus (ou supposés connus) par l'espion, et diminuée du nombre de bits publiés lors de la correction d'erreur. Chaque photon est émis à intervalle régulier. Dans le meilleur des cas, cela occasionnait de véritables problèmes logistiques : par exemple, au moment de distribuer les milliers de livres de clés générés par une armée importante ou de … Les défauts pleins d'avantages d'un cristal complexe, SHARP, spectromètre de diffusion neutrons à temps de vol: nouvel instrument, Vaccin anticancer personnalisé: les virus oncolytiques à la rescousse, Well Plate Maker: une application conviviale contre les biais d'études biomédicales, Léger comme une plume: l'aéronef du futur, La Chine sur Mars: intensification de la course spatiale d'ici 2040, Un nouveau mode de régulation de la réponse immunitaire antivirale innée, ARK'ED: une salle de cours tactile et immersive à la pointe de la recherche, Un nouvel inhibiteur très prometteur sera testé lors d'un essai clinique sur le cancer, Vaccins COVID-19 vs accidents vs loto...: les probabilités, Une nouvelle méthode pour doper l'apprentissage des maths, Un autre langage mathématique pour résoudre les contradictions de la physique classique, Une simple soustraction piège des experts mathématiciens, Page générée en 0.133 seconde(s) - site hébergé chez Amen, (L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des ordinateurs...), (La cryptographie quantique est une tentative de mise en œuvre des prédicats de la mécanique...), (En cryptographie, le chiffrement (parfois appelé à tort cryptage) est le procédé grâce auquel...), (La cryptographie est une des disciplines de la cryptologie s'attachant à protéger des messages...), (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...), (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux...), (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...), (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...), (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...), (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...), (Gilles Brassard (1955 à Montréal (Québec, Canada) - ) est un cryptologue canadien. Puisque les erreurs de communication et les effets de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) externe ne peuvent pas être distingués, Alice et Bob (Les personnages Alice et Bob sont des figures classiques en cryptologie. Débutdu20esiècle. la polarisation dûe aux moments...), (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un...), (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...), (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...), (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon...), (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...), (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un...), (En mécanique quantique, l'état d'un système décrit tous les aspects du système physique. . "Si l'espion essaye de lire quoi que ce soit, il sera toujours détecté", assure Philippe Grangier, le système pouvant alors cesser toute transmission. polarisant d'axe 'b' possède une chance égale à cos²(b-a) de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) le filtre polarisant. Comment ajouter mes sources ? Une explication plus simple peut être fournie par l’informatique quantique. {\displaystyle I_{E}} {\displaystyle \Delta I} S'il n'y a pas eu espionnage, une clé parfaitement secrète peut être extraite de la transmission, et celle-ci peut être utilisée dans tout algorithme de chiffrement symétrique afin de transmettre un message. B Même si le mécanisme de la cryptographie quantique garantit que l'espionnage de la communication sera toujours détecté, il est possible que des bits d'informations soient interceptés par l'espion avant que celui-ci ne soit détecté. Ces clés sont identiques et l'espion n'a (pratiquement) pas d'information sur elles. Si un message est intercepté, il devrait ne pas être compris ou ne pas être déchiffré facilement. Mais si l'espion a choisi une mauvaise orientation du filtre pour recevoir le photon (cela arrive en moyenne une fois sur deux), il va réémettre un photon dans un état aléatoire. Elle réunit la cryptographie (« écriture secrète ») et la cryptanalyse (étude des attaques contre les mécanismes de cryptographie). La quasi-totalité des communications numériques sont protégées par trois cryptosystèmes : le chiffrement par clé publique, les signatures numériques et l’échange de clés. Le fonctionnement... L e codage Enigma effectué par la machine Enigma est à la fois simple et astucieux. Cela n'arrive jamais (problèmes techniques mis à part) quand l'état quantique (En mécanique quantique, l'état d'un système décrit tous les aspects du système physique. Mode 2 : "0" est codé par un photon d'axe de polarisation 45° et "1" par un photon de polarisation 135°. cryptographie — le codage secret d’un message — et la cryptanalyse — si le filtre est orienté à 45° de l'axe de polarisation du photon (b = a+45), le photon aura une chance sur deux de passer le filtre (proba = cos²(b-a) = cos²(45) = 1/2). s'attachant à protéger des messages (assurant confidentialité, authenticité et intégrité) en s'aidant Alice code tout d'abord une information aléatoire sur chaque impulsion lumineuse, puis l'envoie à Bob par le canal quantique. Ceci est inacceptable pour un message, mais sans importance pour une clé aléatoire qui peut être simplement jetée en cas d'interception. Cela se produit en moyenne une fois sur deux. Au moment prévu de l'arrivée du photon, il note le résultat (le photon a passé le filtre, ou le photon n'a pas passé le filtre), ainsi que l'orientation choisie du filtre. Chaque photon est émis à intervalle régulier. Ces bits sont donc "sacrifiés" puisqu'ils sont communiqués par un canal non sûr. En 2014, ce record était de 307 kilomètres[3]. Les bits de la clé passent au travers d'un algorithme qui répartit l'ignorance de l'espion sur la clé finale. En revanche, elle ne peut pas accéder aux systèmes d'Alice et de Bob, qui sont supposés physiquement sécurisés. Cryptographie quantique - solution au probl`eme de distribution de clefs secr`etes M´elanie Langlois Universit´e d’Ottawa D´ecembre 1999 R´esum´e Apr`es un bref historique sur la cryptographie quantique, il est montr´e comment les photons peuvent ˆetre utilis´es pour transmettre de l’informa-tion. Un espion éventuel est obligé, lui aussi, d'employer un filtre polarisant pour connaître l'état d'orientation du photon qui code la valeur du bit. L'amplification de la confidentialité est en quelque sorte une version cryptographique de la correction d'erreur. Donc : 3) Les propriétés ci-dessus sont encore du domaine "classique". peut être extraite de la transmission. Si un seul de ces bits diffère entre l'émetteur et le récepteur, la clé est jetée, et le processus est recommencé. En 2002, le record de distance pour la transmission quantique des clés cryptographiques était de 67 kilomètres, entre Genève et Lausanne[2]. E = Re(aexp(2ˇi(z ct)= ));B = a E;a = 0 @ cos sin 0 1 A: z E B k. Masterdecryptographie2018–2019 Cryptographiequantique. Depuis que la communauté cryptographique s’est mise d’accord sur le fait que la protection des clés, davantage que celle de l’algorithme, était l’élément fondamental qu’il fallait garantir pour assurer la sécurité des cryptosystèmes, leur implantation a dû s’attaquer au problème de la distribution des clés en toute sécurité. Cela est possible car, dans le cas où un récepteur choisit une mauvaise orientation pour le filtre, le photon reçu est parfaitement aléatoire et ne donne aucune information sur son orientation initiale. Pour deux raisons essentielles : Les fondements de la cryptographie quantique ont été établis, entre autres, par les travaux de 1984 de Charles H. Bennett et Gilles Brassard (Gilles Brassard (1955 à Montréal (Québec, Canada) - ) est un cryptologue canadien. La réconciliation consiste à générer une chaîne de bits partagée par Alice et Bob à partir des données corrélées, en particulier à l'aide d'un algorithme de correction d'erreurs. La cryptographie quantique a été mise en pratique la première fois en 2004 pour une importante transaction financière, puis en 2007 lorsque l'entreprise suisse id Quantique a transmis les résultats des élections nationales à Genève[1]. les erreurs et le bruit de fond, qui ne peuvent jamais être évités complètement. Le récepteur peut donc alors connaître les bits pour lesquels l'orientation de polarisation a été la même. Ces bits sont donc "sacrifiés" puisqu'ils sont communiqués par un canal non sûr. Ces deux protocoles, généralement abrégés en BB84 et E90, sont largement reconnus comme les deux protocoles fondateurs de la cryptographie quantique moderne. l'émetteur et le récepteur ont choisi, par hasard, la même orientation de polarisation (même mode). Jusqu'ici, ce protocole n'est qu'une manière (très compliquée) de communiquer N bits aléatoires d'un point (Graphie) A à un point B. Quel est l'avantage de procéder de la sorte ? 2 On applique la transformation (A, B, C) ! cryptographie quantique cours pdf electronique – PDF Files. En parallèle, la théorie de l'information leur permet d'évaluer la quantité d'information qu'ils partagent après la transmission, Pour chaque bit, deux cas de figures sont possibles : Une fois tous les bits transmis (on doit émettre au moins 2N bits pour une clé de N bits utiles), l'émetteur communique au récepteur, par un moyen conventionnel et non forcément fiable, le mode de polarisation employé pour chaque bit. la polarisation des ondes électromagnétiques ; Un photon peut être polarisé selon un axe quelconque. mode 1 : "0" est codé par un photon d'axe de polarisation 0° et "1" par un photon de polarisation 90°. I I 3 La cryptographie symétrique face aux ordinateurs quantiques 3.1 Le chiffrement par bloc Nous avons vu que ce qui rendait la cryptographie asymétrique envisageable était l’hypothèse de l’existence de fonctions à sens unique, qui garantissaient que la clé secrète (de déchiffrement) était difficile à calculer à partir de la clé publique (de chiffrement). Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. La clé à transmettre est une série de bits, aléatoires, prenant donc comme valeur 0 ou 1. I Un exemple important de cryptographie quantique est la distribution quantique de clés, qui permet de distribuer une clé de chiffrement secrète entre deux interlocuteurs distants, tout en assurant la sécurité de la transmission grâce aux lois de la physique quantique et de la théorie de l'information. Mas peu importe. Jusqu'ici, ce protocole n'est qu'une manière (très compliquée) de communiquer N bits aléatoires d'un point A à un point B. Quel est l'avantage de procéder de la sorte ? Δ Il...), (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...), (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son....), (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...), (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...), (Les personnages Alice et Bob sont des figures classiques en cryptologie.
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