7. L’entité quantique

Mike Goldsmith

Axelle Cheney-Grunberger, Orane Belguerras, Siegfried Martin Diaz

Les technologies quantiques font l’objet d’un engouement de plus en plus marqué en Allemagne, tant au niveau des pouvoirs publics qu’auprès des acteurs économiques. Cet article décrit l’évolution stratégique du pays dans ce domaine, depuis la première stratégie quantique allemande jusqu’au High-Tech Agenda adopté en 2025, qui donne le cadre des développements actuels. Cet article présente, en outre, un panorama des entités allemandes de premier plan sur le quantique, tant dans la recherche qu’au niveau des entreprises – start-ups, industriels et réseaux.

Mike Goldsmith

Alain Aspect

Depuis leur découverte par Einstein, Podolsky et Rosen en 1935, les états quantiques intriqués n'ont pas cessé de susciter l'intérêt des physiciens.D'abord simples sujets de réflexion sur les fondements de la mécanique quantique, ils sont devenus, après les travaux de John Bell, l'enjeu d'expériences qui ont confirmé la non séparabilité quantique : dans un état intriqué, deux particules, même très éloignées l'une de l'autre, ne peuvent être décrites comme des entités séparées ayant des propriétés individualisées.En parallèle avec l'approfondissement de la réflexion sur la réalité physique et notre représentation du monde, ces travaux débouchent aussi, de façon surprenante, sur des possibilités d'application : cryptographie quantique, téléportation quantique, ordinateur quantique.

Mike Goldsmith, Alan Rodney

Mathieu Bozzio

Sécurité et implémentation en cryptographie quantique avancée : monnaie quantique et tirage à pile ou face faible Les lois de la mécanique quantique présentent un fort potentiel d’amélioration pour la sécurité des réseaux de communication, du cryptage à clé publique au vote électronique, en passant par la banque en ligne. Cette thèse porte sur la sécurité pratique et l’implémentation de deux tâches cryptographiques quantiques : la monnaie quantique et le tirage à pile-ou-face faible. La monnaie quantique exploite le théorème de non-clonage quantique pour générer des jetons, billets ou cartes de crédit strictement infalsifiables. Nous réalisons la première démonstration expérimentale de cette fonctionnalité sur une plateforme photonique aux longueurs d’onde télécom. Nous développons ensuite une analyse de sécurité pratique pour les cartes de crédit quantique. La banque peut ainsi vérifier l’authenticité de la carte à distance, même en présence d’un terminal de paiement malhonnête. Enfin, nous proposons une expérience permettant le stockage sécurisé d’une carte de crédit quantique en utilisant la transparence électromagnétiquement induite au sein d’un nuage d’atomes refroidis. Le tirage à pile-ou-face faible est une primitive cryptographique fondamentale: elle permet en effet la construction de tâches plus complexes telles que la mise en gage de bit et le calcul multipartite sécurisé. Lors d’un tirage à pile ou face, deux entités distantes et méfiantes jettent une pièce. Grâce à l’intrication quantique, il est possible de limiter la probabilité que l’entité malhonnête biaise la pièce. Dans ce projet, nous proposons la première implémentation du pile-ou-face faible. Celle-ci requiert un photon unique et une plateforme d’optique linéaire. Nous présentons l’analyse de sécurité en présence d’erreurs et de pertes, et démontrons que le protocole est réalisable à l’échelle d’une ville. Enfin, nous proposons de réduire davantage la probabilité du biais du protocole.