Selon l’un des plus éminents spécialistes de la cryptologie, les protocoles de chiffrement électronique seraient s analogues du rayonnement des trous noirs. De quoi rapprocher enfin la physique quantique et la cosmologie einsténienne.
Quel est le rapport entre un trou noir et un message chiffré ? Entre les monstres les plus massifs de notre Univers, l’un des plus grands mystères de la physique, et des signatures électroniques chiffrées.
“Le décodage du rayonnement des trous noirs, c’est la cryptographie quantique”, annonce Zvika Brakerski Zvika Brakerski — Wikipédia en titre d’un article publié dans le cadre de la renommée conférence Crypto ( https://coinacademy.fr/calendrier-evenements-crypto/.
Et pourtant, ce n’est pas une plaisanterie. Ce chercheur est l’un des grands noms de la science des messages secrets. Sa proposition, si insolite et vertigineuse soit-elle, est précise : les trous noirs, ces étoiles mortes ultradenses, ces régions de notre espace-temps où la gravité est si forte que rien ne peut lui échapper, pas même la lumière, seraient l’implémentation physique d’objets mathématiques au cœur de la cryptologie – les “primitives cryptographiques”Primitive cryptographique — Wikipédia –, sur l’existence desquels repose l’efficacité de nombreux protocoles de sécurité numérique.
En plus clair, dire qu’un trou noir rayonne reviendrait exactement à dire qu’il réalise physiquement une certaine opération centrale en cryptologie. Dit encore autrement, les protocoles de chiffrement électronique seraient des analogues numériques du rayonnement d’n trou noir.
Car un trou noir rayonne. On le sait depuis les années 1970, grâce à une démonstration du physicien Stephen Hawking – le fameux rayonnement de Hawking, qui est émis au niveau de l’horizon cosmique du trou noir. . Dans cette zone frontière entre l’intérieur et l’extérieur du monstre cosmique, peuvent se former des particules… Plus précisément, ce sont des paires de particules quantiques.
Radiation des trous noirs et cryptograpie quantique
Cryptographie quantiqie – Recherche 1
Qu’est la cryptograpie quantique et à quoi sert elle ?
La cryptographie quantique est une approche de sécurisation des communications qui repose non pas sur des calculs mathématiques complexes, mais sur les lois fondamentales de la mécanique quantique. Elle exploite des propriétés physiques comme l’incertitude quantique, la polarisation des photons et l’impossibilité de mesurer un système quantique sans le perturber. En théorie, cela rend les communications impossibles à intercepter sans être détectées.
Principes clés :
- Incertitude quantique : l’état exact d’une particule ne peut pas être prédit avec certitude.
- Polarisation des photons : utilisée pour représenter des bits (0 ou 1) dans un canal quantique.
- Effet de mesure : toute tentative d’observation modifie l’état du système, révélant une intrusion.
- Non-clonage parfait : il est impossible de copier un état quantique à 100 %.
La crytographie quantique est utisée dans la réalisation des ordinaureus quantique
L’informatique quantique ou quantum computing est un domaine émergent de l’informatique et de l’ingénierie qui exploite les qualités uniques de la mécanique quantique pour résoudre des problèmes qui dépassent les capacités des ordinateurs classiques les plus puissants.
Pour en savoir plus
L’orinatetaur quantique ?
Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?
Il s’agit d’une machine qui repose sur les lois de la mécanique quantique pour stocker et manipuler de l’information. Contrairement à un ordinateur classique qui manipule des bits d’information (des 0 ou des 1), un ordinateur quantique manipule ce que l’on appelle des bits quantiques – ou qubits.
Autres questions.
Comment protéger les ordinaeurs quantique
Menace des ordinateurs quantiques : Les algorithmes actuels comme RSA ou AES sont robustes face aux supercalculateurs, mais un ordinateur quantique pleinement opérationnel pourrait les casser en quelques minutes grâce à l’algorithme de Shor. Cela rend urgent le développement de solutions résistantes à l’ère quantique.
Méthodes principales :
- Distribution Quantique de Clé (QKD) : échange sécurisé de clés via des photons polarisés. Toute interception est détectable, garantissant l’intégrité de la clé.
- Pile ou face quantique : protocole permettant à deux parties de convenir d’un résultat aléatoire sans possibilité de triche.
- Autres approches : chiffrement direct, signatures numériques quantiques, cryptographie basée sur l’intrication.
Cryptographie post-quantique (PQC) : À distinguer de la cryptographie quantique, la PQC utilise des algorithmes classiques mais conçus pour résister aux attaques quantiques. Exemples : cryptographie basée sur les réseaux, sur le hachage ou sur les isogénies.
Cas d’usage :
- Protection des secrets d’État et données stratégiques.
- Sécurisation des transactions financières.
- Communications ultra-sensibles dans les secteurs défense et santé.
À retenir : La cryptographie quantique est encore en phase de déploiement limité, freinée par des contraintes d’infrastructure (ex. portée des fibres optiques ~500 km). Cependant, avec l’avancée rapide de l’informatique quantique, elle pourrait devenir indispensable pour la cybersécurité de demain.
Pour en savoir plus
Zvika Brakerski
[Submitted on 10 Nov 2022 (v1), last revised 21 May 2023 (this version, v2)]
Black-Hole Radiation Decoding is Quantum Cryptography
We propose to study equivalence relations between phenomena in high-energy physics and the existence of standard cryptographic primitives, and show the first example where such an equivalence holds. A small number of prior works showed that high-energy phenomena can be explained by cryptographic hardness. Examples include using the existence of one-way functions to explain the hardness of decoding black-hole Hawking radiation (Harlow and Hayden 2013, Aaronson 2016), and using pseudorandom quantum states to explain the hardness of computing AdS/CFT dictionary (Bouland, Fefferman and Vazirani, 2020).
In this work we show, for the former example of black-hole radiation decoding, that it also implies the existence of secure quantum cryptography. In fact, we show an existential equivalence between the hardness of black-hole radiation decoding and a variety of cryptographic primitives, including bit-commitment schemes and oblivious transfer protocols (using quantum communication). This can be viewed (with proper disclaimers, as we discuss) as providing a physical justification for the existence of secure cryptography. We conjecture that such connections may be found in other high-energy physics phenomena.
| Subjects: | Quantum Physics (quant-ph); Cryptography and Security (cs.CR) |
| Cite as: | arXiv:2211.05491 [quant-ph] |
| (or arXiv:2211.05491v2 [quant-ph] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2211.05491 Focus to learn more |
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