20/01/2012 - Sécurité pour le futur calcul quantique dans le nuage

Menéame

Les ordinateurs quantiques, outre qu’ils offrent de nouvelles possibilités dans les calculs, doivent préserver la confidentialité de l’information. Une équipe de l’Université de Vienne a présenté une démonstration expérimentale d’informatique quantique "aveugle ," dans laquelle l’ordinateur ignore à la fois les données d’entrée et les données de sortie.

Les ordinateurs quantiques devraient jouer un rôle important à l’avenir. On n’a pas encore réussi à construire et il semble que le processus sera compliqué. Il est donc possible que ces machines n’existent qu’à certains endroits, comme c’est le cas aujourd'hui pour les superélectroniques, et que pour effectuer les opérations qu’elles offrent, irréalisables avec les ordinateurs normaux, il faille se tourner vers l’un de ces points.

Dans ce cas, les personnes qui veulent effectuer les calculs devront entrer leurs données dans la machine et recevoir les résultats, conformément à la tendance actuelle du " nuage ," où les informations sont stockées et traitées sur des serveurs centraux distants. Mais il se peut que les entrées et les sorties soient confidentielles, et que l’utilisateur ne soit pas intéressé par l’enregistrement sur l’ordinateur.

C’est pourquoi une équipe internationale composée de chercheurs de l’Université de Vienne (Autriche) et de l’Institut d’optique quantique et d’information quantique (également à Vienne) a combiné la puissance de l’informatique quantique avec la sécurité de la cryptographie quantique pour créer un protocole sûr.

"La physique quantique résout l’un des défis clés de l’informatique distribuée. Elle peut préserver la confidentialité des données lorsque les utilisateurs interagissent avec des centres informatiques distants," affirme Stefanie Barz, auteure principale de l’étude et chercheur de l’Université de Vienne.

Ces progrès, publiés dans la revue Science, permettraient d’utiliser un serveur quantique pour effectuer des calculs, en veillant à ce que les données de l’utilisateur soient totalement sûres. Le serveur effectuerait les opérations mais ne serait pas en mesure de savoir ce qu’il ferait.

Photons pour encoder les qubits

Les chercheurs ont démontré cette idée dans une expérience où ils ont réussi à réaliser le premier calcul quantique dans lequel les données sont parfaitement cryptées. Pour coder les informations, ils ont utilisé des photons. Ces particules peuvent être calculées quantiques et transportées sur de longues distances, ce qui les amène à se porter candidates.

Dans ce développement, l’utilisateur prépare Qubits - l’équivalent des bits sur les ordinateurs conventionnels- dans un état qu’il seul connaît, et les envoie à l’ordinateur. La machine 'emmène' ces unités selon un modèle standard et traite l’information quantique en faisant des mesures de ce qubits.

L’utilisateur adapte les instructions à l’état de chaque qubit et les envoie au serveur quantique. Une fois les calculs exécutés, l’utilisateur reçoit les résultats qu’il peut interpréter et utiliser. Ce protocole ne permet à personne qui ne dispose pas de l’état initial des qubits de lire l’information.

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Référence bibliographique:

S. Barz, A. Zeilinger, E. Kashefi, J.F. Fitzsimons. "Demonstration of Blind Quantum Computing".  Science, 335.  20 de enero de 2012.

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Deux concepts clés expliqués par Cirac

 Lors d’une récente interview avec l’Agence SINC, le physicien Juan Ignacio Cirac, directeur de la division théorique de l’Institut Max Planck d’optique quantique (Allemagne), expliquait brièvement les usages de la mécanique quantique dont "les phénomènes étranges décideront de l’avenir des ordinateurs et des systèmes de communication."

Ordinateur quantique:: "C’est un ordinateur basé sur les lois de la physique quantique, plutôt que sur les lois classiques de la physique, comme le font les ordinateurs normaux. Ce sont des propriétés extraordinaires qui se produisent dans le monde microscopique, qui permettent de faire des choses hors de la normale avec elles. Quand nous l’aurons construit, si nous le construisons un jour, il sera en mesure de faire des calculs qui autrement seraient totalement impossibles à réaliser. Il peut exécuter des opérations très compliquées, utilisées par exemple pour concevoir des matériaux ou des médicaments."

Communication quantique:: "C’est un moyen de communication plus sûr et plus efficace qui utilise les lois de la physique quantique. Il est beaucoup plus avancé que l’informatique, même il y a des entreprises qui vendent déjà des systèmes quantiques de communication. Ils ont des applications surtout dans le domaine de la cryptographie, parce qu’ils sont invulnérables aux attaques qui se produisent sur les signaux allant d’un endroit à l’autre. Nous espérons qu’ils remplaceront à l’avenir les méthodes habituelles de cryptographie."
 

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