Avec l’avènement de l’informatique quantique, les systèmes de cryptographie classiques deviennent de plus en plus vulnérables. Ces ordinateurs quantiquesordinateurs quantiques, capables de résoudre des problèmes mathématiques complexes en un temps record, mettent en péril la sécurité des communications. Dans ce contexte, les clés quantiques émergentémergent comme une solution prometteuse pour anticiper et contrer ces menaces. Toutefois, leur distribution sécurisée à grande échelle représente un défi majeur à relever.
Pour répondre à ce besoin crucial, Thales Alenia Space et Hispasat s’engagent dans le développement du premier système mondial de distribution quantique de clésdistribution quantique de clés (QKD) depuis l’orbite géostationnaireorbite géostationnaire. Ils lancent la phase de développement, fabrication, vérification et validation du prototype de QKD-GEO, le système espagnol de distribution quantique de clés depuis l’orbite géostationnaire. Ce projet vise à concevoir un satellite géostationnairesatellite géostationnaire doté d’une charge utile quantique, ainsi qu’à établir des stations au sol pour la réceptionréception et la gestion des données chiffrées.
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Concrètement, le satellite « générera des clés parfaitement aléatoires, puis les distribuera de manière sécurisée via le canal quantique sécurisé. Une fois au sol, ces clés pourront être directement utilisées par le propriétaire de la station terrestre ou transmises aux utilisateurs finaux via les réseaux QKD terrestres », nous explique Ángel Álvaro, responsable de la conception du projet à Thales Alenia Space. Avant de procéder à un déploiement opérationnel et vérifier son bon fonctionnent, des tests seront réalisés dans des conditions représentatives à une distance de 140 kilomètres aux îles Canaries.
L’Internet quantique du futur
Cette technologie disruptive de QKD va bien au-delà des modèles actuels de communication optique, offrant un nouveau paradigme en matièrematière de sécurisation des informations. En s’appuyant sur les propriétés quantiques des photonsphotons, ce système mondial de distribution quantique des clés représente une première étape vers l’Internet quantique du futur. En effet, elle permet non seulement de sécuriser les communications, mais aussi de détecter toute interception des données, la positionnant comme une technologie de pointe pour la sécurité de l’information.
“Ce système mondial de distribution quantique des clés représente une première étape vers l’Internet quantique du futur”
Remise en cause de la cryptographie asymétrique actuelle
Sachant que l’informatique quantique remet en question la cryptographie asymétriqueasymétrique actuelle. Il est essentiel de comprendre que cette avancée technologique crée une nécessité impérieuse de systèmes de communication sécurisés, particulièrement pour les gouvernements, la gestion des infrastructures critiques et les grandes entreprises. La QKD, à l’aide de ses systèmes optiques, est en mesure de détecter toute interception et de garantir l’intégrité des liaisons grâce aux caractéristiques uniques des photons. Alors que les technologies actuelles peinent à offrir des communications quantiques sur de longues distances via la fibre optique, l’usage de satellites en orbite géostationnaire permet de surmonter ces limitations en établissant des liaisons continues sur de vastes distances, réduisant ainsi l’affaiblissement du signal dans l’espace libre. Cette orbite, à 36 786 kilomètres de la Terre, présente « l’avantage d’établir des liaisons continues entre deux continents via un seul satellite, minimisant ainsi le besoin de systèmes complexes de suivi du signal ».
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Cependant, fonctionner depuis l’orbite géostationnaire « pose des défis tels que les besoins de pointage, la taille des télescopestélescopes et le débit binaire final reçu », tient à préciser Ángel Álvaro. En revanche, ces inconvénients sont « compensés par le fait que nous pouvons opérer pendant des sessions plus longues, car le satellite reste fixe. Nous générons moins de volumevolume de clés instantané, mais pendant plus longtemps. De plus, un seul satellite peut desservir de grandes régions sans avoir besoin d’une constellationconstellation », ajoute-t-il. Cela dit, dans tous les cas, la « future solution QKD globale intégrera à la fois les services en géostationnaire et en orbite basse comme le font les réseaux de télécommunications actuels ».
La distribution quantique de clés (QKD) représente une avancée majeure en matière de sécurité des informations, dépassant les méthodes de communication optique traditionnelles. En s’appuyant sur les propriétés quantiques des photons, elle ouvre la voie vers un nouveau paradigme de sécurisation des communications et constitue une étape préliminaire vers un futur Internet quantique. © Adobe Firefly
Définir un futur système de distribution quantique de clés depuis l’orbite géostationnaire
D’une duréedurée totale de 24 mois, le projet QKD-GEO porteporte sur le développement de diverses briques technologiques d’un futur système de distribution quantique de clés qui opérera depuis l’orbite géostationnaire. Dans le détail, ce projet couvrira le développement d’une charge utile quantique qui sera hébergée à bord d’un satellite géostationnaire, ainsi que du segment sol associé. Concrètement, « nous parlons de la source laserlaser spatiale, du générateurgénérateur de nombres aléatoiresnombres aléatoires quantiques (QRNG), du mécanisme de pointage, du processeur de données et d’autres éléments spatiaux qui ne sont actuellement pas disponibles sur le marché ». Pour comprendre la difficulté de la tâche qui attend les équipes du projet, il faut savoir que ces développements « feront passer ces blocs de leur statut actuel, sur l’échelle TRL qui mesure le degré de maturité technologique à un niveau autour de 4/5 au statut prêt pour le vol avec une TRL de 7 à 8 ».
Le saviez-vous ?
La distribution de clés quantiques utilise les principes de la mécanique quantique pour sécuriser les communications. Les clés de déchiffrement des informations sont envoyées à l’aide de photons uniques. Toute tentative d’interception de ces photons laisse des traces dans leur état physique et indique que la transmission est peut-être sous écoute. Cette technologie garantit des échanges de données extrêmement sécurisés. La QKD représente le nec plus ultra de la cybersécurité.
Comme le souligne Ángel Álvaro dans le communiqué de Thales Alenia Space, « le projet GEO-QKD a récemment complété une première phase conceptuelle de quatre mois, au cours de laquelle l’architecture du système a été élaborée et toutes les différentes composantes du système définies ». La charge utile à bord du satellite d’Hispasat embarquera un « télescope réflectif de 45 cm d’ouverture équipé d’un mécanisme de pointage, d’une électronique intégrée, d’un générateur de nombres aléatoires, d’une source de photons polarisés, d’un pointeur laser, et d’un processeur chargé de la génération des clés et de l’implémentation des protocolesprotocoles de communication ». Quant au segment sol, utilisé pour la récupération des clés quantiques, il se « composera de stations optiques munies de télescopes de 1,5 mètre permettant la réception des photons émis depuis l’espace ainsi qu’un centre d’exploitation dédié à la coordination de toutes les activités du système, garantissant ainsi la fluidité des opérations du segment orbital et la qualité des interactions avec les utilisateurs », précise le responsable de la conception du projet.
En conclusion, ce projet QKD-GEO est résolument d’avant-garde et unique en son genre puisqu’il n’existe actuellement aucun système de distribution quantique de clés au monde fonctionnant depuis cette orbite. Le lancement du projet constitue donc une avancée majeure dans le développement de nouvelles technologies de sécurisation des communications. Il répond aux défis posés par l’informatique quantique et positionne l’Espagne en tête des initiatives européennes en matière de communication quantique. Cette initiative innovante pourrait avoir des conséquences significatives pour la sécurité des données et le développement futur de l’Internet quantique.