Garantir la Sécurité et la Confidentialité: Une Nouvelle Percée Quantique pourrait Bénéficier à des Millions de Personnes

Le processus permet à un utilisateur à distance (à droite) d'accéder à un ordinateur quantique dans le cloud (à gauche) en toute sécurité. Crédit : Helene Hainzer, Oxford University Physics.

Une récente percée garantissant la sécurité et la confidentialité par les physiciens de l'Université d'Oxford pourrait permettre à des millions de personnes et d'entreprises de profiter des capacités de l'informatique quantique de nouvelle génération. Cette avancée promet de déverrouiller le potentiel transformateur de l'informatique quantique basée sur le cloud et est détaillée dans une nouvelle étude publiée dans la prestigieuse revue scientifique américaine Physical Review Letters.

Professeur David Lucas, co-responsable de l'équipe de recherche en physique de l'Université d'Oxford et scientifique principal du UK Quantum Computing and Simulation Hub. Crédit : Martin Small

L'informatique quantique se développe rapidement, ouvrant la voie à de nouvelles applications qui pourraient transformer les services dans de nombreux domaines tels que les soins de santé et les services financiers. Elle fonctionne d'une manière fondamentalement différente de l'informatique conventionnelle et est potentiellement beaucoup plus puissante. Cependant, elle nécessite actuellement des conditions contrôlées pour rester stable et il existe des préoccupations concernant l'authenticité des données et l'efficacité des systèmes actuels de sécurité et de chiffrement.

Plusieurs fournisseurs de premier plan de services basés sur le cloud, comme Google, Amazon et IBM, offrent déjà séparément certains éléments de l'informatique quantique. La protection de la confidentialité et de la sécurité des données des clients est un préalable essentiel à la montée en puissance et à l'expansion de son utilisation et pour le développement de nouvelles applications à mesure que la technologie progresse. La nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Oxford University Physics relève ces défis.

« Nous avons montré pour la première fois que l'informatique quantique dans le cloud peut être accessible de manière évolutive et pratique, ce qui garantira également aux personnes une sécurité et une confidentialité totales des données, ainsi que la possibilité de vérifier leur authenticité », a déclaré le professeur David Lucas, qui co-dirige l'équipe de recherche en physique de l'université d'Oxford et est le scientifique principal du UK Quantum Computing and Simulation Hub, dirigé depuis l'Oxford University Physics.

Expériences sur l'informatique quantique dans l'installation Beecroft, Oxford University Physics. Crédit : David Nadlinger, Oxford University Physics.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs utilisent une approche appelée "calcul quantique aveugle", qui relie de manière totalement sécurisée deux entités de calcul quantique totalement séparées - potentiellement un individu à la maison ou au bureau accédant à un serveur cloud . Leurs nouvelles méthodes pourraient être mises à l'échelle pour de grands calculs quantiques.

Peter Drmota, auteur de la nouvelle étude qui a dirigé les expériences sur le calcul quantique aveugle à l'Oxford University Physics. Crédit : Martin Small.

« En utilisant le calcul quantique aveugle, les clients peuvent accéder à des ordinateurs quantiques à distance pour traiter des données confidentielles avec des algorithmes secrets et même vérifier que les résultats sont corrects, sans révéler aucune information utile. La réalisation de ce concept est un grand pas en avant à la fois dans le domaine de l'informatique quantique et dans la protection de nos informations en ligne", a déclaré le Dr Peter Drmota, de l'Oxford University Physics.

Les chercheurs ont créé un système comprenant une liaison de réseau de fibres entre un serveur informatique quantique et un simple dispositif détectant les photons, ou particules de lumière, sur un ordinateur indépendant accédant à distance à ses services cloud. Cela permet un soi-disant calcul quantique aveugle sur un réseau. Chaque calcul entraîne une correction qui doit être appliquée à tous ceux qui suivent et nécessite des informations en temps réel pour se conformer à l'algorithme. Les chercheurs ont utilisé une combinaison unique de mémoire quantique et de photons pour y parvenir.

« Jamais dans l'histoire, les questions entourant la confidentialité des données et du code n'ont été plus débattues qu'à l'ère actuelle de l'informatique en nuage et de l'intelligence artificielle », a déclaré le professeur David Lucas. « À mesure que les ordinateurs quantiques deviennent plus performants, les gens chercheront à les utiliser avec une sécurité et une confidentialité totales sur les réseaux, et nos nouveaux résultats marquent un changement d'étape dans cette perspective. »

Les résultats pourraient finalement conduire au développement commercial de dispositifs à brancher sur des ordinateurs portables, pour protéger les données lorsque les gens utilisent des services d'informatique quantique en nuage.

Les chercheurs qui explorent l'informatique quantique et les technologies à l'Oxford University Physics ont accès à l'installation de laboratoire Beecroft de pointe, spécialement construite pour créer des conditions stables et sécurisées, y compris l'élimination des vibrations.

Référence : "Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons" par P. Drmota, D. P. Nadlinger, D. Main, B. C. Nichol, E. M. Ainley, D. Leichtle, A. Mantri, E. Kashefi, R. Srinivas, G. Araneda, C. J. Ballance et D. M. Lucas, 10 avril 2024, Physical Review Letters. DOI : 10.1103/PhysRevLett.132.150604

Funding for the research came from the UK Quantum Computing and Simulation (QCS) Hub, with scientists from the UK National Quantum Computing Centre, the Paris-Sorbonne University, the University of Edinburgh, and the University of Maryland, collaborating on the work.