L’informatique quantique ressemble toujours au domaine de la science-fiction. La promesse est que l’informatique quantique peut effectuer des calculs cent millions de fois plus rapidement que le supercalculateur le plus rapide d’aujourd’hui. Cela aura des implications extrêmement positives pour résoudre des problèmes scientifiques importants.
Mais cela a un effet secondaire plus sombre : un cryptage qui aurait mis des milliers d’années à être déchiffré avec des ordinateurs conventionnels pourrait être envoyé en quelques minutes, voire quelques secondes. L’implication actuelle est que les adversaires peuvent actuellement absorber et stocker des données, qu’ils pourront attaquer avec un ordinateur quantique dans les années à venir. Certaines données professionnelles et personnelles resteront longtemps confidentielles. Il vaut donc la peine de renforcer les données pour résister aux attaques de l’informatique quantique.
Comment fonctionne l'informatique quantique
Les performances accrues de l’informatique quantique par rapport aux machines « Von Neumann » existantes constituent une avancée dont on pourrait facilement pardonner de ne pas croire qu’elle soit réelle. Mais la vitesse est un sous-produit du fonctionnement de l’informatique quantique, qui est nettement différent. Les puces informatiques traditionnelles sont toujours basées sur le concept informatique conçu par John Von Neumann et publié en 1945. Dans ce système, chaque opération est effectuée séquentiellement, lue à partir du périphérique d'entrée, travaillée logiquement, puis renvoyée au stockage.
Même les supercalculateurs massivement parallèles fonctionnent de cette façon. S'ils exécutent des milliers d'opérations en même temps, le cœur du processeur exécute toujours chacune d'elles de manière séquentielle. Les GPU sont plus simples que les CPU, mais ils contiennent également des unités séquentielles, mais avec une bien plus grande parallélisation d'un plus grand nombre d'unités. L'informatique traditionnelle fonctionne également avec des bits, qui ont deux états, généralement représentés par 0 et 1. L'entrée sera un état, et après l'opération, la sortie sera la même ou l'autre état. À mesure que les problèmes deviennent plus complexes et offrent davantage de possibilités de calcul, les décomposer en calculs séquentiels individuels peut signifier qu'ils vont au-delà des capacités des architectures actuelles.
Ce n’est pas ainsi que fonctionnent les ordinateurs quantiques. Au lieu de contenir de nombreux cœurs de calcul individuels pour effectuer des opérations séquentielles sur un seul bit en parallèle, un ordinateur quantique fonctionne sur la probabilité de l'état d'un objet avant de le mesurer. Appelés qubits, ces états sont des propriétés indéfinies d'un objet avant sa détection, comme la polarisation d'un photon ou le spin d'un électron. Parce que ces états quantiques n’ont pas de position claire avant la mesure, ils mélangent plusieurs positions possibles à la fois, au lieu de deux seulement.
Cependant, bien qu'ils ne soient pas définis avant d'être mesurés, ces états mixtes peuvent être « intriqués » avec ceux d'autres objets d'une manière mathématiquement liée. En appliquant les mathématiques de cet enchevêtrement à un algorithme, des problèmes complexes peuvent essentiellement être résolus en une seule opération. D’une part, il peut être utilisé pour des sciences très difficiles, comme par exemple prédire les interactions multiples de particules dans une réaction chimique ou créer des codes de sécurité beaucoup plus difficiles à déchiffrer que les codes actuels. Mais à l’inverse, ils peuvent également être utilisés pour déchiffrer des codes existants qui auraient été impossibles à déchiffrer avec la technologie informatique actuelle, car ils peuvent passer par plusieurs solutions possibles à la fois.
En mettant cela en perspective, il faudrait à un ordinateur conventionnel environ 300 milliards d’années, soit 22,000 2048 fois l’âge de l’univers, pour déchiffrer l’omniprésent cryptage RSA de 4.099 10 bits. Mais un ordinateur quantique doté de 2048 XNUMX qubits ne prendrait que XNUMX secondes, en utilisant l'algorithme de Shor, conçu pour trouver les facteurs premiers d'un nombre entier utilisé dans les clés de chiffrement. Il est clair qu’il existe un danger imminent pour de nombreuses formes de cryptographie. Par exemple, les protocoles SSL et TLS omniprésents utilisés pour chiffrer les connexions Web utilisent des clés RSA de XNUMX XNUMX bits et seraient donc vulnérables à une violation par un ordinateur quantique.
Quelle est la vitesse des ordinateurs quantiques actuels ?
La bonne nouvelle est que nous n’en sommes pas encore là. Bien que 4099 64 qubits ne semblent pas beaucoup alors que nous disposons désormais de processeurs à 3 cœurs effectuant plus de 2021 milliards d'opérations par seconde par cœur, c'est toujours plus que l'ordinateur quantique le plus puissant d'aujourd'hui. L'Eagle d'IBM, dévoilé fin 127, ne possède que 53 qubits. Le Sycamore de Google n'a que 76 qubits, le Jiuzhang de l'Université chinoise des sciences et technologies en a 50 et la plupart des processeurs quantiques (QPU) ont moins de 5760 qubits. Il existe des processeurs de « recuit quantique » D-Wave avec jusqu'à XNUMX XNUMX qubits, mais ils nécessitent un ensemble limité de résultats possibles et ne peuvent pas exécuter l'algorithme Shor nécessaire pour déchiffrer le cryptage.
Le développement progresse cependant. Xanadu prévoit de lancer un QPU de 216 qubits appelé Borealis en 2022, et IBM vise à atteindre 433 qubits en 2022 avec Osprey, suivi de 1121 2023 qubits avec Condor en 4.158. Ainsi, même si le cryptage traditionnel reste sécurisé pour l'instant, ce ne sera pas le cas pour maintenant, bien plus longtemps. La feuille de route d'IBM, par exemple, vise 2025 2.048 qubits d'ici 2030, ce qui rend probable que le craquage RSA de 2030 15 bits en temps quasi réel soit possible avant 2017, qui est la dernière année où le NIST considérait initialement qu'il serait toujours sûr. Vous ne pourrez peut-être pas acheter un ordinateur de bureau quantique d'ici XNUMX : le premier ordinateur quantique de D-Wave disponible dans le commerce a coûté XNUMX millions d'euros lors de sa livraison en XNUMX. Les prix baisseront, mais cela ne concernera probablement que les grandes entreprises et les grands pays. . qui auront QPU dans les années à venir. Cependant, tous ces pays n’auront pas à cœur nos meilleurs intérêts, le danger est donc imminent.
Renforcer la cybersécurité face à l'informatique quantique
Heureusement, il est temps de se préparer à la menace ; par exemple, en utilisant des produits de sécurité basés sur la cryptographie post-quantique. Ces produits peuvent protéger vos données sensibles aujourd’hui et demain contre les attaques informatiques quantiques.
Les algorithmes de chiffrement actuels utilisent la factorisation d'entiers, des logarithmes discrets ou des logarithmes discrets à courbe elliptique, que l'algorithme de Shor peut surmonter à l'aide d'un ordinateur quantique. La cryptographie post-quantique évolue vers des approches alternatives qui ne sont pas vulnérables à l'informatique quantique. La recherche en est encore à ses balbutiements et s’appuie sur six méthodes principales, mais il existe déjà des produits qui utilisent cette technologie. Un exemple est QST-VPN (s'ouvre dans un nouvel onglet), basé sur la bibliothèque OpenVPN mais avec des algorithmes sécurisés post-quantiques qui protègent les données des utilisateurs. Le logiciel serveur est fourni via le cloud AWS, avec des clients pour Windows, MacOS et une large gamme de distributions Linux, et donne aux entreprises la possibilité de commencer à renforcer leur sécurité maintenant, plutôt que plus tard.
L’informatique quantique a un énorme potentiel pour révolutionner la vitesse à laquelle nous pouvons effectuer des calculs. Comme tout nouveau développement technologique, cela a des implications bonnes et mauvaises. Mais maintenant que nous savons ce que la cybersécurité nous réserve dans un avenir pas si lointain, nous pouvons au moins nous préparer à ce que le potentiel bénéfique de l’informatique quantique l’emporte sur les possibilités les plus néfastes.
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