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Grâce à la puissance offerte par l'informatique quantique, quelques experts posent les bases de systèmes de plus en plus difficiles à déchiffrer.

par Servan Le Janne | 14 avril 2019

L’in­for­ma­tique quan­tique pour les bébés

Par un dédale d’es­ca­la­tors, les costumes trois pièces inondent la Fira, ce centre de confé­rences situé en lisière de Barce­lone. Même à l’en­trée VIP, William Hurley doit jouer des coudes. Enfin parvenu au Hall 8, ce mardi 26 février 2019, l’en­tre­pre­neur améri­cain passe entre une Tesla et les drones de la gendar­me­rie cata­lane pour s’as­seoir au bar, où il commande un sand­wich à la tortilla, un donut et deux bouteilles d’eau. Il connaît le menu et les clients. Cet ancien « respon­sable de l’in­ven­tion » d’IBM, déjà venu au Mobile World Congress, sait que beau­coup d’hommes d’af­faires tirés à quatre épingles s’in­té­ressent surtout aux nouveaux jouets présen­tés par Micro­soft, Orange, Huawei, Samsung ou Nokia. Alors il a amené avec lui son livre, co-écrit avec Chris Ferrie, Quan­tum compu­ting for babies.

« Ça a commencé par une blague avec un ami », sourit-il par-dessus un épais collier de barbe. « C’était assez diffi­cile le rendre simple mais fina­le­ment, tout est assez fidèle à la réalité. Il y a bien un physi­cien qui ne l’aime pas mais c’est parce qu’il est jaloux. » Avec quelque 15 000 copies écou­lées, son ouvrage est le plus vendu sur l’in­for­ma­tique quan­tique. Il termine en géné­ral sur le bureau des ingé­nieurs ou des PDG. Pour leur expliquer des notions compliquées, les experts doivent encore recou­rir à des images très sché­ma­tiques. Mais après des années dans l’ombre, la disci­pline connaît enfin son petit succès. Et ce n’est qu’un début.

Dans le Hall 3, à des centaines de mètres de là, le stand de l’opé­ra­teur de télé­pho­nie coréen SK Tele­kom met en avant son exper­tise en infor­ma­tique quan­tique. Grégoire Ribordy est là pour en parler. Ce Suisse compte parmi les précur­seurs. Dès la fin de ses études en physique, en 2001, il a monté la société ID Quan­tique pour four­nir de nouvelles solu­tions de chif­fre­ment des messages. C’est l’une des possi­bi­li­tés offertes par ce que les Anglo-Saxons appellent le quan­tum compu­ting.

« C’était trop tôt », admet-il aujourd’­hui. Dans la deuxième moitié de la décen­nie, de grands groupes comme Google, Intel et Micro­soft se sont inté­res­sés à ce domaine encore assez obscur. Puis en 2015, la Natio­nal Secu­rity Agency (NSA) a prévenu le monde contre le danger repré­senté par les ordi­na­teurs quan­tiques. Avec eux, les meilleures clés de chif­fre­ment utili­sés par des États ou des banques pour­raient être rompues, aler­tait-elle.

Crédits : Nico­las Prouillac

Au lieu du bit, au sein duquel alternent les valeurs 1 et 0, Grégoire Ribordy propose d’uti­li­ser des qubits (pour bits quan­tiques), qui les super­posent. En bon vulga­ri­sa­teur, William Hurley propose une méta­phore : « Prenez une pièce où vous avez 1 sur une face et 0 sur l’autre. Avec l’in­for­ma­tique quan­tique, la super­po­si­tion revient à faire tour­ner la pièce en l’air si vite que vous ne pouvez pas iden­ti­fier le chiffre qui se trouve sur le dessus. » En offrant une immense puis­sance de calcul, la méthode est de nature à résoudre des problèmes jusqu’ici trop complexes pour les ordi­na­teurs.

Pour expliquer son utilité dans le domaine des commu­ni­ca­tions, Grégoire Ribordy a une autre image. Un canal, dit-il, est comme une partie de tennis. « L’émet­teur envoie la balle au récep­teur, et inver­se­ment. Entre-temps, elle peut être inter­cep­tée puis conti­nuer sa route sans que cela se sache. Avec l’in­for­ma­tique quan­tique, vous rempla­cez la balle par une bulle de savon. Si quelqu’un tente de l’in­ter­cep­ter, elle éclate. En sorte que l’émet­teur et le récep­teur se rendent compte qu’il y a une tierce personne sur la ligne. » Autre­ment dit, la tech­no­lo­gie n’offre pas seule­ment des moyens de casser les clés de sécu­rité, comme s’en émou­vait la NSA en 2015. Elle permet surtout d’en bâtir de plus robustes.

Face aux ordi­na­teurs quan­tiques, aux velléi­tés offen­sives, la commu­ni­ca­tion quan­tique four­nit de quoi se défendre. Ce bouclier est si effi­cace que SK Tele­kom a pris le contrôle d’ID Quan­tique en y inves­tis­sant 45 millions de dollars. Deutsche Tele­kom serait égale­ment inté­ressé. À l’au­tomne dernier, l’Union euro­péenne a accordé 14 millions d’eu­ros à trois insti­tuts greno­blois pour élabo­rer un ordi­na­teur quan­tique de 100 qubits, alors que le plus puis­sant, propriété de Google, n’en recèle que 72. Bruxelles a aussi lancé l’ini­tia­tive Quan­tum Flag­ship en octobre 2018 pour favo­ri­ser la recherche dans le domaine. Ainsi, les grands groupes et les États se dotent des meilleurs outils pour mettre les hackers au chômage.

Crédits : Quan­tum Flag­ship

Clé sans verrou ?

Grenoble n’a pas été choi­sie par hasard. C’est autour des Alpes, non loin du lac Léman, que se trouve le cœur de l’in­for­ma­tique quan­tique euro­péenne. Son pape s’ap­pelle Nico­las Gisin, un cher­cheur cité en réfé­rence aussi bien par Grégoire Ribordy que par Anto­nio Acin, direc­teur de recherches au sein de Quan­tum Falg­ship. Docto­rant à Genève, cette figure tuté­laire faisait partie de la petite commu­nauté de cher­cheurs qui étudiait la physique quan­tique à la fin des années 1990. N’ayant pas trouvé de poste en univer­sité pour pour­suivre ses recherches théo­riques, Nico­las Gisin a travaillé un temps en entre­prise, dans la télé­pho­nie optique. Aussi a-t-il mélangé son exper­tise avec ce qu’il a appris des commu­ni­ca­tions.

Comme lui, Grégoire Ribordy a vite quitté la fac pour l’en­tre­prise. « J’aime l’idée de fabriquer des choses concrètes », explique-t-il. Converti à la science par son père méde­cin, qui lais­sait toujours un numéro du maga­zine Science et Vie sur la table du salon, le Gene­vois a commencé ses études de physique à Lausanne avant d’em­prun­ter la filière quan­tique au cours d’une année aux États-Unis. « Attiré par l’in­dus­trie », il a été embau­ché par une société de fibre optique japo­naise. De retour en Suisse pour boucler sa thèse, il a été appro­ché par l’en­tre­prise améri­caine MagiQ Tech­no­lo­gies. Ses diri­geants « souhai­taient monter un labo­ra­toire avec notre équipe », raconte-t-il. « Puisqu’ils avaient de l’argent mais ne connais­saient pas bien le marché, nous avons décidé de le faire sans eux, dans l’es­poir de trou­ver des finan­ce­ments ailleurs. » C’est ainsi qu’est née ID Quan­tique, en 2001.

À l’époque, le risque de voir des hackers se servir d’or­di­na­teurs quan­tiques pour récu­pé­rer des données était encore un brin abstrait. Pendant un temps, le groupe a donc vendu prin­ci­pa­le­ment des capteurs quan­tiques, dont la sensi­bi­lité est sans égal. Puis, en 2007, il a convaincu le gouver­ne­ment du canton de Genève de se servir du chif­fre­ment quan­tique pour proté­ger son proces­sus élec­tif. Son système baptisé Cerbe­ris reliait un centre de données public de la banlieue de Genève à la station de dépouille­ment des bulle­tins, au centre-ville, grâce à la fibre optique. De chaque côté, un chif­freur et deux clés quan­tiques ont été instal­lés. La partie de tennis pouvait commen­cer.

Des capteurs quan­tiques
Crédits : Quan­tum Flag­ship

Au départ, « la cryp­to­gra­phie quan­tique révèle un espion­nage mais ne l’em­pêche pas », détaille Grégoire Ribordy. « Vous saurez a poste­riori qu’il y a eu inter­cep­tion. » Cela dit, « une fois que vous avez la certi­tude qu’il n’y en a pas eu, vous pouvez faire du chif­fre­ment symé­trique. » C’est la raison pour laquelle des clés quan­tiques étaient instal­lées dans le cas des élec­tions gene­voises. « C’est une couche protec­trice supplé­men­taire », dit-il. Diffi­cile néan­moins d’af­fir­mer que des hackers dispo­sant d’or­di­na­teurs quan­tiques seraient désar­més. En résumé, « la physique quan­tique crée le problème mais offre aussi la solu­tion – ou du moins une partie de la solu­tion », selon l’en­tre­pre­neur.

En 2014, Grégoire Ribordy parti­cipe à la rédac­tion d’un rapport commandé par l’Eu­ro­pean Tele­com­mu­ni­ca­tions Insti­tute (ETSI) sur le sujet. « De nouvelles tech­niques cryp­to­gra­phiques ont émergé ces dernières décen­nies qui four­nissent une protec­tion contre les menaces quan­tiques », peut-on y lire. « Elles sont basées sur les proprié­tés quan­tiques de la lumière qui préviennent l’in­ter­cep­tion de messages mais aussi sur des tech­niques infor­ma­tiques clas­siques. Le tout a été conçu pour résis­ter aux attaques quan­tiques émer­gentes. »

William Hurley a pour sa part fondé Stran­ge­works début 2018, afin de fixer les stan­dards de la disci­pline et de créer une commu­nauté mondiale de cher­cheurs. Il relie notam­ment les physi­ciens et les infor­ma­ti­ciens, dont les compé­tences sont complé­men­taires. « L’as­pect humain a tendance à être délaissé », plaide-t-il. « Où sont les talents, les filières d’en­sei­gne­ment et les forma­tions ? »

Avec des projets comme le Quan­tum Flag­ship, l’in­for­ma­tique quan­tique commence à se struc­tu­rer. C’est heureux, juge Anto­nio Acin, tant il est impor­tant de la comprendre pour ne pas être devancé par les hackers, mais aussi car elle pour­rait permettre un grande nombre de choses. « On va par exemple mieux comprendre la matière », prédit-il. « Un tas de choses auxquelles nous n’avons pas pensé vont deve­nir possibles », complète William Hurley. « C’est pour ça que la disci­pline doit être démo­cra­ti­sée. » Dont acte.


Couver­ture : Qubit.


 

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