DENVER — Un appel urgent arrive de la Maison Blanche. Mais le destinataire est sceptique : il lui faut un moyen de vérifier que le message provient du lieu présumé. La physique quantique a une solution.
Les scientifiques ont démontré une technique quantique permettant de garantir que quelqu'un se trouve à l'endroit où il prétend se trouver, a rapporté la physicienne Abigail Gookin le 18 mars lors du Sommet mondial de physique de l'American Physical Society. Appelée vérification de position quantique, cette technique est basée sur le concept d’intrication quantique, dans lequel le destin de deux particules éloignées est étroitement lié.
À l’avenir, cette technique pourrait être utile pour empêcher certains types d’attaques de phishing ou pour limiter l’accès des utilisateurs à certaines ressources. (Par exemple, l’accès aux infrastructures sensibles liées aux armes nucléaires pourrait être limité aux personnes se trouvant dans un bâtiment gouvernemental sécurisé.) La méthode pourrait faire partie d’un futur Internet quantique qui pourrait un jour fournir divers types de communications ultra-sécurisées.
Voici comment cela fonctionne : deux personnes, appelées vérificateurs, veulent chacune confirmer qu'une troisième personne, appelée prouveur, se trouve à un endroit donné. Les vérificateurs, qui se trouvent de part et d'autre de l'emplacement présumé du prouveur, envoient chacun un nombre aléatoire au prouveur, que celui-ci utilisera pour déterminer sa prochaine étape. Pendant ce temps, l’un des vérificateurs crée une paire de photons intriqués, ou particules de lumière. Le vérificateur conserve un photon et envoie l'autre au prouveur.
Le prouveur et le vérificateur mesurent leurs photons simultanément. Plus précisément, ils mesurent la polarisation, la direction dans laquelle les ondes électromagnétiques des photons se tortillent. Les nombres aléatoires indiquent au prouveur quels paramètres de mesure utiliser pour déterminer la polarisation de leur photon. Le prouveur renvoie le résultat de sa mesure aux vérificateurs.
Ensuite, les vérificateurs comparent le résultat du prouveur au résultat de la mesure de l’autre photon. Au fil de nombreuses répétitions de ce protocole de mesure de photons, les résultats doivent être fortement liés ou corrélés. Si un imposteur sournois interceptait le photon depuis un autre endroit, les résultats des mesures ne seraient pas aussi fortement corrélés que prévu, en raison des contraintes imposées par la vitesse de la lumière et des bizarreries des mesures quantiques. Les vérificateurs sauraient que quelque chose n’allait pas.
Au National Institute of Standards and Technology (NIST) de Boulder, Colorado, les scientifiques ont créé deux stations de vérification, séparées d'environ 200 mètres et reliées par des fibres optiques à un étalon intermédiaire. La méthode a réussi à localiser le prouveur, Gookin, du NIST, et ses collègues ont rapporté dans un article soumis le 23 janvier à arXiv.org.
La base de cette technique est ce qu'on appelle un test de Bell sans faille, une méthode d'envoi et de mesure de particules quantiques qui prouve que les bizarreries de la physique quantique ne peuvent pas être expliquées. En effet, les corrélations entre les paires de photons sont plus fortes que ce que n’importe quelle théorie classique pourrait expliquer.
Parce que cette technique connecte un lieu physique réel aux informations échangées par les parties, elle pourrait servir de base à d'autres techniques de communication sécurisées, explique Gookin. « C'est la première fois que nous pouvons concrètement relier la localisation d'une personne à ses informations. »
