La Cryptographie Quantique - [Le protocole BB84]

0:00 Bonjour à tous, aujourd'hui on va parler de cryptographie quantique.

0:04 Il y a quelques semaines, l'américain Charles Bennett et le canadien Gilles Brassard

0:08 ont tous les deux reçu le prix Turing pour leurs travaux en cryptographie quantique.

0:12 Le prix Turing, c'est un prix décerné chaque année à des informaticiens

0:16 et c'est un peu l'équivalent du prix Nobel en informatique.

0:19 C'est la récompense la plus prestigieuse qu'on puisse obtenir dans la discipline.

0:23 Dans cette vidéo, je vais justement vous parler des méthodes de cryptographie

0:28 que Bennett et Brassard ont imaginées pour sécuriser des communications

0:32 en utilisant certaines propriétés quantiques très particulières

0:36 comme la superposition et l'intrication.

0:39 Petite parenthèse autopromo, je viens de sortir un nouveau livre,

0:41 ça s'appelle Le Labo du jeu vidéo,

0:43 et ça parle de la science qui se cache derrière les jeux vidéo.

0:46 Je vous en dis plus à la fin de l'épisode.

0:48 Commençons par rappeler les principes de la cryptographie.

0:50 Imaginez que vous ayez un message à faire passer à quelqu'un

0:54 par un canal de communication qui peut potentiellement être sur écoute.

0:57 Ça peut être dans un contexte militaire ou bien simplement aujourd'hui,

1:01 une transaction ou un message sur Internet.

1:03 Pour éviter que des infos sensibles ne tombent aux mains de n'importe qui,

1:07 vous allez chiffrer votre message avant de l'envoyer,

1:10 donc le transformer en un charabia incompréhensible

1:13 qui pourra transiter sans risque

1:15 et votre interlocuteur devra le déchiffrer pour le reconstituer.

1:19 Pour faire ça, on a généralement besoin de ce qu'on appelle une clé de chiffrement.

1:23 C'est typiquement une longue suite de nombres ou de caractères

1:27 qui va servir de paramètre d'entrée aux opérations de chiffrement et de déchiffrement.

1:32 Si seul vous et votre interlocuteur connaissez la clé

1:35 et si elle est suffisamment complexe,

1:37 vous êtes tranquille, personne ne pourra déchiffrer votre discussion.

1:40 Le problème, c'est comment deux interlocuteurs

1:42 peuvent-ils se mettre d'accord sur une clé de chiffrement à utiliser.

1:45 Si on s'est rencontrés physiquement avant, on a pu l'échanger,

1:48 mais en général, par exemple une communication chiffrée sur Internet,

1:51 on n'a pas eu l'occasion de se mettre d'accord sur une clé auparavant.

1:54 Évidemment, on ne va pas se l'envoyer sur le réseau en clair,

1:57 sinon n'importe qui pourrait l'avoir.

1:59 Ce problème-là, c'est ce qu'on appelle le problème de distribution de la clé.

2:03 Alors, il existe des méthodes pour le résoudre

2:05 qui se basent notamment sur des problèmes d'arithmétique

2:08 et en utilisant des trucs à base de nombres premiers.

2:11 J'avais déjà fait une vidéo sur le sujet.

2:13 Le problème de ces méthodes, c'est qu'en théorie,

2:15 un individu qui capterait vos communications

2:18 et disposerait d'un ordinateur monstrueusement puissant

2:20 aurait une chance de casser la clé de chiffrement

2:23 et donc de récupérer vos échanges.

2:25 Alors, en pratique, ça n'arrive pas

2:27 parce qu'aucun ordinateur au monde n'est assez puissant.

2:29 Mais on peut imaginer qu'au fur et à mesure des progrès de l'informatique,

2:32 ça puisse évoluer.

2:34 Notamment, peut-être que vous échangez aujourd'hui

2:36 des données sensibles qui sont chiffrées,

2:38 mais que quelqu'un stocke en espérant avoir dans 20 ans

2:42 la puissance de calcul pour les déchiffrer.

2:44 Et avec certaines données, ça peut poser un problème.

2:47 Vos données de santé actuelles seront peut-être toujours sensibles dans 20 ans.

2:51 On dit que les méthodes de cryptographie actuelles ne sont pas future-proof.

2:55 Elles ne résisteront pas forcément à l'épreuve du temps.

2:58 Et c'est ce problème que résout la cryptographie quantique

3:01 et notamment l'algorithme baptisé BB84,

3:04 du nom de Bennett et Brassard et qu'ils ont imaginé en 1984.

3:08 L'algorithme BB84, c'est un algorithme de distribution quantique de clés.

3:13 C'est-à-dire que c'est une méthode qui permet à deux personnes éloignées

3:18 de se mettre d'accord sur une clé de chiffrement de façon sécurisée.

3:22 Quand je dis sécurisée, ça a un sens précis.

3:25 La méthode ne garantit pas que la clé ne sera pas interceptée par un espion,

3:29 mais elle garantit que si ça se produit,

3:31 vous allez forcément tout de suite vous en rendre compte.

3:34 Prenons une analogie.

3:35 Imaginez que j'écrive ma clé sur un parchemin

3:38 et que j'ai scellé le parchemin avec de la cire et mon seau dessus.

3:42 Et je vous expédie le parchemin pour vous communiquer la clé.

3:46 Si quelqu'un intercepte le message et l'ouvre,

3:49 bien sûr, il connaîtra la clé.

3:51 Mais vous, en recevant le parchemin,

3:53 vous verrez que le seau a été brisé et donc que la clé est compromise.

3:57 Donc on pourra décider simplement de ne pas l'utiliser

4:00 et de s'en renvoyer une autre, éventuellement par un autre moyen.

4:03 L'algorithme BB84, c'est un peu pareil.

4:06 On s'envoie une clé.

4:07 En théorie, elle peut être interceptée,

4:09 mais si elle l'est, on s'en rendra forcément compte

4:12 parce qu'une sorte de seau quantique aura été brisé.

4:14 Voyons comment on procède.

4:16 Comme système quantique, on va utiliser des photons.

4:19 Une chose que vous savez peut-être,

4:21 c'est que les photons, comme la lumière en général,

4:23 peuvent avoir une polarisation.

4:25 C'est-à-dire, en gros, une direction privilégiée

4:28 dans le plan perpendiculaire à la direction de propagation.

4:31 Par exemple, pour un photon qui va dans cette direction,

4:33 la polarisation peut être celle-ci ou celle-là

4:36 ou n'importe quelle orientation dans le plan perpendiculaire.

4:39 C'est très facile de produire des photons ayant une polarisation donnée.

4:42 On utilise un polariseur.

4:44 L'orientation du polariseur détermine la direction de polarisation

4:47 des photons qui le traversent.

4:49 Maintenant, imaginez qu'on ait le choix d'utiliser deux polariseurs

4:52 avec des orientations à angle droit.

4:54 Ça peut permettre de produire des photons

4:56 dont la polarisation est soit horizontale, soit verticale.

4:58 Et donc, ça peut servir à encoder de l'information de façon binaire.

5:02 Pour illustrer ça, on va faire appel au protagoniste habituel

5:05 quand on parle de cryptographie

5:07 et qu'on appelle par convention Alice et Bob.

5:10 Pour transmettre une série d'informations en binaire,

5:13 Alice envoie à Bob une série de photons

5:16 en disant par convention que polarisation horizontale,

5:19 ça représente un 0 et verticale, un 1.

5:22 Et pour récupérer l'information,

5:24 Bob n'a plus qu'à utiliser un appareil

5:26 qui permet de mesurer la polarisation des photons.

5:29 Cet appareil, c'est en gros un système optique

5:31 avec un cristal qui va envoyer le photon

5:33 dans une direction ou une autre

5:35 en fonction de sa polarisation horizontale ou verticale.

5:38 Et Bob n'a plus qu'à mettre des détecteurs dans les deux chemins

5:41 qui vont absorber le photon et envoyer une impulsion électrique.

5:44 Et ça permet donc à Bob de savoir

5:46 si chaque photon envoyé par Alice

5:48 était un photon horizontal, donc représentant un 0,

5:51 ou vertical, donc pour 1.

5:53 Et c'est comme ça qu'on se transmet des messages en binaire

5:56 avec la polarisation des photons.

5:58 Jusqu'ici, pas grand-chose de quantique, vous allez me dire.

6:01 Maintenant, que se passe-t-il si Alice

6:04 décide de tourner ses polariseurs de 45 degrés

6:07 et d'envoyer des photons avec une polarisation diagonale ?

6:11 Eh bien, ça se complique.

6:12 Si Bob a laissé son appareil dans son réglage précédent,

6:15 donc le cristal réglé en horizontal-vertical,

6:18 quand un photon diagonal va arriver dessus,

6:21 il va activer l'un ou l'autre des détecteurs au hasard,

6:24 une chance sur deux.

6:26 Et pareil avec l'autre diagonale.

6:28 La raison, c'est qu'une polarisation diagonale

6:30 d'un point de vue quantique, on la voit comme une superposition

6:33 des polarisations horizontales et verticales,

6:36 un mélange 50-50 des deux.

6:38 Et donc, les lois de la mécanique quantique nous disent

6:41 que ce photon diagonal sera détecté

6:44 comme horizontal dans la moitié des cas

6:46 et vertical dans l'autre moitié.

6:48 Donc, imaginons que pour transmettre son message en binaire,

6:50 au lieu d'utiliser horizontal-vertical,

6:52 ce qu'on va appeler la base rectiligne,

6:55 Alice décide d'utiliser la base diagonale.

6:58 Une diagonale pour 0 et l'autre diagonale pour 1.

7:01 Eh bien, si Bob a laissé son appareil réglé

7:03 en base horizontal-verticale,

7:05 il va juste détecter des trucs complètement aléatoires.

7:08 L'information binaire envoyée par Alice sera totalement perdue.

7:12 Alors, heureusement pour Bob, il y a une solution.

7:14 Il suffit qu'il tourne le cristal de son détecteur de 45 degrés.

7:17 Et là, les directions seront bien alignées avec les polarisations

7:21 et Bob pourra capter ce qu'Alice envoie.

7:24 Le point essentiel dans cette affaire,

7:26 c'est que quand on voit un photon arriver,

7:28 il est impossible de savoir a priori

7:31 dans quelle orientation il faut se mettre.

7:33 Il n'existe aucun moyen de savoir

7:35 dans quelle base le photon a été préparé.

7:38 Il n'y a pas de ligne diagonale ou n'importe quel autre.

7:40 On est obligé de choisir un réglage en espérant avoir le bon.

7:44 Si on est dans la bonne base,

7:46 on aura accès à la vraie polarisation du photon.

7:48 Si on est dans la mauvaise,

7:50 on aura 0 ou 1 de façon aléatoire.

7:52 Avec les bases diagonales et rectilignes,

7:54 ce sera donc faux une fois sur deux.

7:56 Et le problème, c'est que quand on est dans ce cas-là,

7:59 on n'a aucun moyen de le deviner,

8:01 ni a priori, ni a posteriori.

8:03 On a un détecteur qui se déclenche,

8:05 mais aucune solution pour confirmer

8:06 si on était dans la bonne base ou pas.

8:08 Et ça, c'est vraiment un phénomène quantique.

8:10 Si je vous dessine une droite sur un graphique

8:12 et que je vous donne le papier,

8:14 vous allez pouvoir mesurer exactement la direction de cette droite.

8:17 Avec la direction de polarisation d'un photon,

8:19 c'est fondamentalement impossible.

8:21 La seule chose que vous puissiez faire,

8:23 c'est choisir une base,

8:25 espérer que ce soit la bonne

8:27 et obtenir l'une ou l'autre des directions de la base.

8:29 Et vous allez voir que c'est ce principe

8:31 qui va nous permettre de faire l'équivalent quantique

8:33 du saut brisé,

8:35 qui révélera à Alice et Bob

8:37 qu'ils sont en train de se faire espionner.

8:44 Revenons à notre problème initial.

8:46 Le but pour Alice et Bob, c'est de se mettre d'accord

8:48 sur une clé de chiffrement.

8:50 Une fois que c'est fait, ils peuvent chiffrer et déchiffrer

8:53 et donc se transmettre les infos,

8:55 même par un canal non sécurisé.

8:57 Mais il faut arriver d'abord à créer cette clé partagée

9:00 en ayant la garantie que personne d'autre n'a pu la pirater.

9:03 Pour faire de la cryptographie quantique,

9:05 on va imaginer qu'en plus du canal de communication classique,

9:08 disons Internet,

9:10 Alice et Bob sont reliés par une fibre optique

9:12 qui permet de s'envoyer des photons polarisés.

9:15 Et on imagine qu'Alice a une machine

9:17 qui peut produire chacun des quatre types de photons

9:20 qu'on vient de voir.

9:21 Et voici ce qu'elle va faire.

9:23 Alice va d'abord tirer au hasard

9:25 une longue suite de 0 et de 1.

9:27 Et puis elle va tirer aléatoirement pour chacun

9:29 soit la base rectiligne, donc horizontale-verticale,

9:32 on symbolise ça par un plus,

9:34 soit la base diagonale, on va mettre une croix.

9:36 Et ensuite elle va envoyer les photons un par un

9:39 en les polarisant selon cette règle.

9:42 Un 0 dans la base rectiligne horizontale,

9:44 un 0 dans la base diagonale-première diagonale,

9:47 un 1 dans la base diagonale-l'autre diagonale, etc.

9:50 Donc chaque photon a quatre polarisations possibles

9:53 suivant le choix de la base

9:54 et qu'il représente un 0 ou un 1.

9:57 Maintenant, mettons-nous à la place de Bob

9:59 à l'autre bout de la fibre optique.

10:01 Il voit arriver ses photons,

10:02 il sait qu'Alice a choisi de se mettre chaque fois

10:05 soit en base rectiligne, soit en base diagonale.

10:07 Sauf que Bob ne sait pas, a priori,

10:09 quelle base Alice a choisi pour chacun des photons.

10:12 Alors qu'est-ce qu'il fait ?

10:14 Il choisit au pif pour chaque.

10:16 Un coup rectiligne, un coup diagonale, à une chance sur deux.

10:19 Quand il tombe juste, ça se produit une fois sur deux,

10:21 il obtient un nombre binaire

10:23 qui est vraiment celui qu'Alice avait décidé d'envoyer.

10:26 Ce sont les chiffres en vert ici.

10:28 Par contre, quand il choisit la mauvaise base,

10:29 il obtient 0 ou 1 à 50-50,

10:32 indépendamment de ce qu'Alice avait.

10:34 Et donc ça peut tomber juste ou faux.

10:36 Alors moi, je vous représente ça avec des couleurs

10:39 parce qu'on sait quelles sont les fois où la base était bonne,

10:41 mais Bob, lui, il n'en sait rien.

10:43 Il a choisi ses bases sans connaître celles d'Alice.

10:46 Donc il ne sait pas, a priori,

10:47 quels sont les 0 ou les 1 qui sont justes dans sa série.

10:50 Sauf qu'une fois que c'est fait,

10:52 que tous les photons ont été transmis et mesurés,

10:54 Alice et Bob s'appellent au téléphone, par Internet

10:57 ou par n'importe quel canal classique

10:59 et là, vous allez voir que peu importe si la ligne est sur écoute,

11:02 ça n'aura pas d'incidence sur la suite.

11:04 Par ce canal, ils se communiquent l'un l'autre

11:06 la séquence des bases qu'ils ont utilisées respectivement

11:09 et ils se mettent d'accord pour ignorer

11:11 toutes les fois où ça n'est pas la même,

11:13 donc une fois sur deux.

11:14 Ils jettent complètement ces infos-là.

11:16 Et avec ce qui reste, quand ils auront choisi la même base,

11:19 ils ont la certitude d'avoir la même liste de 0 et de 1.

11:22 Et c'est ça qu'ils vont utiliser

11:24 pour fabriquer une clé de chiffrement.

11:28 Vous allez me dire, qu'est-ce qui empêche Eve,

11:30 c'est le nom qu'on donne traditionnellement à l'espionne hypothétique

11:33 qui essaierait de pirater les communications entre Alice et Bob,

11:36 qu'est-ce qui empêche Eve de mesurer les photons

11:39 quand ils passent dans la fibre optique,

11:41 d'écouter la conversation téléphonique après

11:43 et donc d'avoir accès à la clé ?

11:45 Rien en principe.

11:47 Mais vous allez voir que si Eve est effectivement en train de faire ça,

11:51 Alice et Bob ont les moyens de s'en rendre compte.

11:54 Mettons-nous à la place d'Eve.

11:56 Elle pirate la fibre optique en s'interposant,

11:59 place un détecteur comme celui de Bob

12:01 pour mesurer la polarisation des photons envoyés par Alice.

12:04 Sauf qu'Eve a le même problème que Bob,

12:06 elle ne sait pas, pour chaque photon qui arrive,

12:09 quelle base il faut utiliser.

12:11 Donc elle doit, comme Bob, choisir au hasard à chaque fois.

12:13 Une fois sur deux, elle va tomber juste,

12:15 mais quand elle se trompe de base, elle aura une réponse aléatoire.

12:18 L'autre problème d'Eve,

12:20 c'est que pour mesurer la polarisation des photons,

12:22 elle les absorbe dans son détecteur, donc elle les détruit.

12:25 Et pour maintenir l'illusion,

12:27 il faut qu'elle renvoie des photons dans la fibre en direction de Bob

12:30 en utilisant la même machine qu'Alice

12:32 et en choisissant à chaque fois lequel des quatre types de photons envoyés.

12:37 Imaginons que le photon qui arrive soit dans la base diagonale

12:40 et que ce soit effectivement celle-ci qu'Eve ait choisie pour son détecteur.

12:44 Elle va détecter la vraie polarisation du photon

12:46 et elle pourra le renvoyer à l'identique, ni vu ni connu.

12:50 Mais si elle s'est trompée de base,

12:52 ce qui arrive une fois sur deux en moyenne,

12:54 elle enverra un photon différent de celui d'origine,

12:57 polarisé dans la mauvaise base,

12:59 ici en rectiligne alors que le photon d'origine était diagonal.

13:02 Donc revenons à Alice et Bob.

13:04 Ils se sont appelés, ils ont jeté la moitié des infos

13:06 correspondant au cas où ils n'étaient pas dans la même base

13:09 et en théorie, pour l'autre moitié,

13:12 quand ils ont choisi la même base, ça devrait coller parfaitement.

13:15 Sauf que si Eve est là, au milieu,

13:17 à essayer d'intercepter la communication,

13:19 on l'a dit, elle va de temps en temps

13:21 introduire des erreurs en renvoyant le photon.

13:24 C'est-à-dire des photons qui, une fois mesurés par Bob,

13:27 apparaîtront différents de ceux d'Alice,

13:29 même s'ils avaient choisi la même base, eux.

13:32 Donc une fois qu'ils se sont appelés

13:34 et qu'ils ont retenu uniquement les bases en commun,

13:36 Bob et Alice peuvent, en plus,

13:38 décider de sacrifier certains des nombres restants

13:41 et de se les révéler pour les comparer

13:44 et pour vérifier que, conformément à la théorie,

13:47 ils sont bien parfaitement identiques.

13:49 Et s'ils se rendent compte que certains sont différents,

13:52 ça veut dire que quelqu'un a introduit des erreurs

13:54 en essayant de les écouter,

13:56 qui sont en train de se faire pirater la fibre optique.

13:59 C'est l'équivalent quantique du saut brisé.

14:02 S'il y a trop de discordance, Alice et Bob

14:04 peuvent décider simplement de ne pas utiliser la clé

14:07 et soit de recommencer, soit de changer de canal.

14:10 Voici donc le principe de l'algorithme BB84

14:13 qui permet ainsi de faire de la distribution de clés sécurisées

14:17 en exploitant les propriétés fondamentales

14:19 de la mécanique quantique.

14:21 En pratique, tout n'est pas si idéal

14:23 que le scénario que j'ai décrit.

14:25 Les transmissions ne sont jamais parfaites

14:27 et sur un énorme coup de bol,

14:29 F pourrait deviner les bonnes bases à utiliser.

14:31 Donc il y a toujours des calculs de probabilités derrière.

14:34 Alice et Bob ont une garantie de sécurité

14:37 à une certaine probabilité,

14:39 laquelle dépend notamment du nombre de 0 et de 1

14:42 qu'ils décident de sacrifier

14:44 pour détectuer un éventuel espion.

14:46 S'ils se rendent compte que la probabilité

14:48 que leur clé soit potentiellement compromise

14:50 est supérieure à un certain seuil acceptable,

14:53 ils peuvent réessayer ou passer par un autre canal

14:56 jusqu'à avoir la garantie que leur clé

14:58 soit suffisamment sûre.

15:00 Et quand ils sont convaincus d'avoir pu se transmettre

15:02 la clé de façon suffisamment sécurisée,

15:04 ils peuvent chiffrer et déchiffrer

15:06 et passer leur message cette fois par le canal classique,

15:08 Internet ou autre.

15:10 Plus besoin des photons et des détecteurs.

15:12 Il y a en tête que je vous passe certains détails.

15:14 Il y a aussi toute une ingénierie de théorie de l'information

15:17 pour s'assurer que Alice et Bob

15:19 ont effectivement bien la même clé.

15:26 Alors, fondamentalement, pourquoi ça marche tout ça ?

15:29 Pourquoi est-ce qu'on a une garantie de sécurité ?

15:32 La raison profonde, c'est qu'en mécanique quantique,

15:34 il est impossible, quand on a un photon

15:36 dont on ne connaît pas la polarisation,

15:38 de la mesurer à coup sûr.

15:40 Le mieux qu'on puisse faire,

15:42 c'est de choisir une base et espérer que ce soit la bonne.

15:45 Mais on n'a aucun moyen de deviner à l'avance

15:48 si elle serait la bonne base.

15:50 Le photon ne peut pas le révéler.

15:52 Et ça, c'est fondamentalement lié

15:54 au principe de superposition en mécanique quantique.

15:57 Alors, intuitivement, on pourrait se dire

15:59 est-ce qu'Eve ne pourrait pas faire autrement

16:01 quand elle intercepte la ligne ?

16:03 Plutôt que d'absorber les photons,

16:05 ce qui l'expose au risque de se faire détecter,

16:07 est-ce qu'elle ne pourrait pas essayer

16:09 de faire une sorte de photocopie de chaque photon qui passe ?

16:12 Comme ça, elle le laisse intact, elle ne se fait pas détecter

16:15 et là, elle a le temps d'essayer de mesurer la polarisation

16:18 pour les mêmes raisons fondamentales.

16:20 En mécanique quantique, il existe ce qu'on appelle

16:22 le théorème de non-clonage,

16:24 qui dit qu'il est impossible de recopier à l'identique

16:28 l'état quantique d'un système dont on ne sait rien.

16:31 Si on ne sait pas dans quelle base a été polarisé le photon,

16:34 on ne peut pas en créer un clone parfait.

16:37 Puisque toute mesure perturbe potentiellement

16:39 le système qu'on est en train d'étudier

16:41 et ce, de façon imprévisible,

16:43 il est impossible de cloner un objet quantique.

16:45 Et c'est ça qui permet de rendre le protocole BB84 sécurisé.

16:50 Le protocole BB84 a été le premier protocole de cryptographie quantique proposé

16:54 mais il y en a eu d'autres depuis,

16:56 basé notamment sur un principe relié,

16:58 celui de l'intrication quantique.

17:00 C'est le cas du protocole BBM92,

17:03 des mêmes Bennett et Brassard accompagnés de David Nermin,

17:06 mais aussi du protocole E91 de Arthur Eckert.

17:09 Le principe de BBM92 est similaire à BB84

17:12 mais en utilisant des paires de photons intriquées.

17:15 Ce sont des paires de photons qui vont dans deux directions différentes

17:18 et qui sont dans un état superposé

17:20 de sorte que les deux photons soient toujours mesurés

17:22 dans des configurations opposées.

17:24 Et sans rentrer dans les détails, l'idée est la même que BB84,

17:27 c'est-à-dire que si Eve intercepte l'un des photons de la paire

17:30 pour le mesurer et tenter de le répliquer,

17:32 Alice et Bob auront un moyen de s'en rendre compte

17:35 en constatant des désaccords dans leurs mesures.

17:39 Le protocole E91 est plus subtil

17:41 et il repose sur la violation des inégalités de Bell,

17:44 un phénomène qui est la signature expérimentale de l'intrication quantique.

17:48 Pour rappel, la violation des inégalités de Bell,

17:50 c'est notamment l'expérience qui a valu à Alain Aspect son prix Nobel en 2022.

17:55 Dans le protocole E91, Alice et Bob vont sacrifier une partie de leurs photons

17:59 pour vérifier que les corrélations quantiques

18:02 violent effectivement les inégalités de Bell,

18:04 comme c'est censé être le cas.

18:06 En gros, Alice et Bob reproduisent l'expérience d'Alain Aspect

18:08 et vérifient qu'elle marche.

18:10 Mais si jamais Eve est en train d'écouter sur la ligne,

18:13 une partie de ces corrélations quantiques seront perdues

18:16 et trahiront sa présence.

18:18 Quand les résultats de l'expérience d'Alain Aspect

18:20 sont inférieurs à ce qu'ils devraient être,

18:22 c'est un signe que, potentiellement,

18:24 quelqu'un est en train de brouiller les mesures

18:26 en tentant d'intercepter les photons.

18:28 Le protocole E91 est un peu plus compliqué à réaliser,

18:31 mais il a l'avantage de mieux tolérer la présence de défaillances

18:34 ou de piratage des appareils d'Alice et de Bob.

18:37 On peut montrer en effet que, dans les protocoles bébés,

18:40 si un attaquant malveillant a la possibilité d'envoyer

18:43 certains signaux particuliers sur, par exemple, le détecteur de Bob,

18:47 ça peut lui permettre de maquiller sa présence.

18:50 De ce point de vue-là, E91 est plus robuste.

18:53 Parmi les failles possibles de ces protocoles cryptographiques,

18:56 il en existe d'autres qui sont notamment liées

18:58 à la mise en œuvre pratique,

19:00 par exemple les générateurs aléatoires utilisés.

19:02 Mais il y a aussi un présupposé important,

19:05 qui est que quand Alice et Bob se contactent

19:07 par un canal de communication classique,

19:10 pour comparer leur base de mesure dans le protocole BB84,

19:14 il faut qu'ils puissent respectivement s'authentifier avec certitude.

19:18 C'est-à-dire qu'Alice doit être certaine

19:20 que c'est bien à Bob qu'elle est en train de parler, et réciproquement.

19:24 Si ce n'est pas le cas, Eve pourrait s'interposer complètement

19:27 et se faire passer respectivement pour l'un et l'autre,

19:30 ce qui lui permet d'avoir accès à tout ce qu'elle veut.

19:33 C'est ce qu'on appelle parfois l'attaque de l'homme du milieu.

19:36 Heureusement, il existe des méthodes d'authentification

19:39 qui permettent de signer numériquement des messages

19:42 et qui reposent sur des techniques classiques

19:44 de cryptographie à base d'arithmétique.

19:46 Aujourd'hui, le protocole BB84 est déjà largement déployé

19:49 et commercialisé depuis pas mal d'années

19:51 par des entreprises comme ID Quantik.

19:53 Pour E91, ou ses variantes plus robustes,

19:56 c'est encore en phase de développement

19:58 et il y a eu ces dernières années pas mal d'annonces de démonstrateurs,

20:01 notamment du côté de la Chine avec le satellite MISSIUS.

20:04 Comme je le disais en introduction,

20:06 l'intérêt de la cryptographie quantique,

20:08 c'est essentiellement prendre le relais de la cryptographie classique,

20:11 celle basée sur des techniques arithmétiques,

20:13 dans l'éventualité où cette dernière deviendrait trop fragile.

20:17 Ce qui pourrait d'ailleurs causer cette fragilité,

20:19 c'est le développement d'ordinateurs quantiques,

20:21 capables de casser des problèmes d'arithmétique,

20:24 notamment des problèmes de factorisation

20:26 d'une façon bien plus rapide qu'un ordinateur classique.

20:29 Les ordinateurs quantiques sont une menace

20:32 pour la cryptographie classique

20:34 et ce qu'on vient de voir, c'est que face à cette menace,

20:35 la solution serait de faire de la cryptographie quantique.

20:38 C'est plutôt ironique de voir que la mécanique quantique

20:41 est ici à la fois le problème et la solution.

20:43 Voilà, c'est tout pour aujourd'hui.

20:44 Pour ceux que ça intéresse,

20:45 je vous rappelle que j'ai sorti il y a peu mon nouveau livre,

20:47 Le Labo du jeu vidéo.

20:48 J'y parle de la science qui se cache dans les jeux vidéo,

20:51 des maths, de la physique, de la biologie, des sciences sociales.

20:53 Je vous explique comment toutes ces disciplines

20:55 aident à rendre les jeux plus réalistes et plus fun.

20:58 N'hésitez pas à jeter un œil dans toutes les bonnes librairies.

21:00 Vous pouvez aussi soutenir la chaîne sur les plateformes de dons

21:04 comme Tipeee ou Patreon si le cœur vous en dit.

21:06 Et puis moi, je vous dis à très vite pour une nouvelle vidéo.

21:08 A bientôt.

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