How quantum physics can make encryption stronger | Vikram Sharma

Traducteur: Yves DAUMAS Relecteur: Claire Ghyselen

Recently, we've seen the effects of cyber attacks on the business world.

Nous avons récemment été témoins des effets de cyberattaques sur l'économie.

Data breaches at companies like JP Morgan, Yahoo, Home Depot and Target

Les pertes de données de compagnies comme JP Morgan, Yahoo, Home Depot et Target

have caused losses of hundreds of millions

ont conduit à des pertes de centaines de millions,

and in some cases, billions of dollars.

et dans certains cas de milliards, de dollars.

It wouldn't take many large attacks to ravage the world economy.

Il suffirait de quelques attaques importantes pour ravager notre économie.

And the public sector has not been immune, either.

Le secteur public n'a pas été, lui non plus, à l'abri.

In 2012 to 2014,

Entre 2012 et 2014,

there was a significant data breach at the US Office of Personnel Management.

on a observé d'importants vols de données au Bureau du Personnel gouvernemental US.

Security clearance and fingerprint data was compromised,

Des habilitations de sécurité et des empreintes digitales ont été volées,

affecting 22 million employees.

pour 22 millions d'employés.

And you may have heard of the attempt by state-sponsored hackers

On peut aussi évoquer les tentatives, par des pirates au service d'États,

to use stolen data to influence election outcomes in a number of countries.

d'utiliser des données volées pour influencer les résultats d'élections.

Two recent examples are the compromise of a large amount of data

Deux exemples récents sont le vol d'un grand volume de données

from the Bundestag, the national Parliament of Germany,

du Bundestag, le Parlement allemand,

and the theft of emails from the US Democratic National Committee.

et le vol d'emails du Comité National du Parti Démocrate, aux États-Unis.

The cyber threat is now affecting our democratic processes.

La cyber-menace affecte aujourd'hui notre processus démocratique.

And it's likely to get worse.

Et cela va probablement empirer.

As computer technology is becoming more powerful,

Les technologies informatiques deviennent de plus en plus puissantes,

the systems we use to protect our data are becoming more vulnerable.

rendant les systèmes qui protègent nos données plus vulnérables.

Adding to the concern is a new type of computing technology,

Une nouvelle technologie informatique rend ce problème plus grave,

called quantum computing,

c'est l'informatique quantique,

which leverages microscopic properties of nature

qui utilise les propriétés physiques microscopiques

to deliver unimaginable increases in computational power.

et procure une croissance inimaginable de la puissance de calcul.

It's so powerful that it will crack many of the encryption systems

Elle est si puissante qu'elle permettra de casser de nombreux systèmes de chiffrement

that we use today.

que nous utilisons aujourd'hui.

So is the situation hopeless?

La situation est-elle désespérée ?

Should we start packing our digital survival gear

Devons-nous commencer à préparer notre kit de survie digital

and prepare for an upcoming data apocalypse?

et nous préparer à une apocalypse numérique ?

I would say, not yet.

Pas encore...

Quantum computing is still in the labs,

La technologie est encore en développement

and it will take a few years until it's put to practical applications.

et cela prendra quelques années avant qu'elle ne soit mise en pratique.

More important,

Plus important,

there have been major breakthroughs in the field of encryption.

il y a eu des avancées majeures dans le domaine du chiffrement.

For me, this is a particularly exciting time

Pour moi, ce sont des moments particulièrement excitants

in the history of secure communications.

dans l'histoire de la sécurité des communications.

About 15 years ago,

Il y a une quinzaine d'années,

when I learned of our new-found ability

quand j'ai appris cette nouvelle capacité

to create quantum effects that don't exist in nature,

à créer des effets quantiques qui n'existent pas dans la nature,

I was excited.

j'étais vraiment excité.

The idea of applying the fundamental laws of physics

L'idée d'appliquer les lois fondamentales de la physique

to make encryption stronger

pour renforcer le chiffrement

really intrigued me.

m'intriguait vraiment.

Today, a select groups of companies and labs around the world, including mine,

Aujourd'hui, des sociétés et laboratoires autour du globe, y compris le mien,

are maturing this technology for practical applications.

travaillent sur les applications concrètes de ces technologies.

That's right.

Vous avez bien entendu :

We are now preparing to fight quantum with quantum.

nous nous préparons à combattre le quantique par le quantique.

So how does this all work?

Comment est-ce que cela fonctionne ?

Well, first, let's take a quick tour of the world of encryption.

Commençons par un rapide tour d'horizon du monde du chiffrement.

For that, you'll need a briefcase,

Pour cela, vous aurez besoin d'une sacoche

some important documents that you want to send your friend, James Bond,

contenant des documents importants à envoyer à votre ami, James Bond,

and a lock to keep it all safe.

et d'un cadenas pour les mettre en sûreté.

Because the documents are top secret, we're going to use an advanced briefcase.

Comme ces documents sont top secrets, nous allons utiliser une sacoche spéciale.

It has a special combination lock

Elle dispose d'un verrou

which, when closed,

qui, une fois fermé,

converts all the text in the documents to random numbers.

convertit le texte des documents en chiffres aléatoires.

So you put your documents inside, close the lock --

Vous insérez vos documents, fermez le verrou --

at which point in time the documents get converted to random numbers --

ce qui convertit les documents en chiffres aléatoires --

and you send the briefcase to James.

et vous envoyez la sacoche à James.

While it's on its way, you call him to give him the code.

Pendant le trajet de la sacoche, vous l'appelez pour lui donner le code.

When he gets the briefcase, he enters the code,

Quand la sacoche arrive, il entre le code,

the documents get unscrambled, and voilà,

le document est déchiffré, et voilà,

you've just sent an encoded message to James Bond.

vous venez d'envoyer un message codé à James Bond.

(Laughter)

(Rires)

A fun example, but it does illustrate three things important for encryption.

Cet exemple amusant illustre bien trois choses cruciales pour le chiffrement.

The code -- we call this an encryption key.

Le code -- que nous appelons la clef de chiffrement.

You can think of it as a password.

C'est un peu semblable à un mot de passe.

The call to James to give him the code for the combination lock.

L'appel à James pour lui donner la combinaison :

We call this key exchange.

nous appelons cela l'échange de clef.

This is how you ensure

Cela permet de s'assurer

you get the encryption key securely to the right place.

que la clef de chiffrement est bien parvenue au destinataire.

And the lock, which encodes and decodes the document.

Et le cadenas, qui chiffre ou déchiffre le document.

We call this an encryption algorithm.

Nous appelons cela un algorithme de chiffrement.

Using the key, it encodes the text in the documents

A l'aide de la clef, il code le texte des documents

to random numbers.

en chiffres aléatoires.

A good algorithm will encode in such a way

Un bon algorithme va coder le texte de manière à ce que,

that without the key it's very difficult to unscramble.

sans la clef, il soit très difficile à décrypter.

What makes encryption so important

Ce qui rend le chiffrement si important,

is that if someone were to capture the briefcase and cut it open

c'est que si quelqu'un vole la sacoche et l'ouvre,

without the encryption key and the encryption algorithm,

sans la clef de chiffrement et l'algorithme,

they wouldn't be able to read the documents.

il ne serait pas capable de lire les documents.

They would look like nothing more than a bunch of random numbers.

Ceux-ci ne seraient qu'un amas de nombres aléatoires.

Most security systems rely on a secure method for key exchange

Les systèmes de sécurité reposent souvent sur une méthode sûre d'échange de clefs

to communicate the encryption key to the right place.

pour communiquer la clef à la bonne personne.

However, rapid increases in computational power

Cependant, la croissance rapide de la puissance de calcul

are putting at risk a number of the key exchange methods we have today.

fait peser un risque sur nombre de méthodes d'échange de clef actuelles.

Consider one of the very widely used systems today -- RSA.

Par exemple, l'une des méthodes les plus utilisées aujourd'hui est la méthode RSA.

When it was invented, in 1977,

Lorsqu'elle a été inventée, en 1977,

it was estimated that it would take 40 quadrillion years

on estimait qu'il faudrait 40 quadrillions d'années

to break a 426-bit RSA key.

pour décrypter une clef RSA à 426 bits.

In 1994, just 17 years later,

En 1994, soit seulement 17 ans plus tard,

the code was broken.

ce code a été cassé.

As computers have become more and more powerful,

La puissance croissante des ordinateurs

we've had to use larger and larger codes.

a conduit à des clefs de plus en plus longues.

Today we routinely use 2048 or 4096 bits.

Aujourd'hui, nous utilisons couramment 2 048 ou 4 096 bits.

As you can see, code makers and breakers are engaged in an ongoing battle

La course entre les faiseurs de code et les casseurs de code

to outwit each other.

se poursuit toujours aujourd'hui.

And when quantum computers arrive in the next 10 to 15 years,

Et quand les ordinateurs quantiques seront disponibles, dans 10 ou 15 ans,

they will even more rapidly crack the complex mathematics

ils permettront de casser encore plus rapidement les algorithmes complexes

that underlies many of our encryption systems today.

qui sont la base de nombre de nos systèmes de chiffrement actuels.

Indeed, the quantum computer is likely to turn our present security castle

Ces ordinateurs quantiques vont changer nos forteresses actuelles de sécurité

into a mere house of cards.

en de vulgaires châteaux de cartes.

We have to find a way to defend our castle.

Nous devons trouver un moyen de défendre nos forteresses.

There's been a growing body of research in recent years

Un grand nombre de travaux de recherche ont récemment cherché

looking at using quantum effects to make encryption stronger.

à utiliser les effets quantiques pour renforcer le chiffrement.

And there have been some exciting breakthroughs.

Avec certains résultats importants et intéressants.

Remember those three things important for encryption --

Vous vous souvenez des trois points importants pour le chiffrement --

high-quality keys, secure key exchange and a strong algorithm?

des clefs de qualité, des échanges de clef sécurisés, et des algorithmes forts ?

Well, advances in science and engineering

Eh bien, les avancées en science et en ingénierie

are putting two of those three elements at risk.

font peser des risques sur deux de ces trois éléments.

First of all, those keys.

Tout d'abord, les clefs.

Random numbers are the foundational building blocks of encryption keys.

Les nombres aléatoires sont la brique de base des clefs de chiffrement.

But today, they're not truly random.

Mais aujourd'hui, ils ne sont pas vraiment aléatoires.

Currently, we construct encryption keys

En fait, nous construisons nos clefs de chiffrement

from sequences of random numbers generated from software,

à partir de séquences de nombres aléatoires générés par des logiciels,

so-called pseudo-random numbers.

que nous appelons des nombres pseudo-aléatoires.

Numbers generated by a program or a mathematical recipe

Les nombres générés par ces programmes

will have some, perhaps subtle, pattern to them.

vont comporter une sorte d'empreinte, même très légère.

The less random the numbers are,

Moins ces nombres sont aléatoires,

or in scientific terms, the less entropy they contain,

ou, en termes scientifiques, moins ils contiennent d'entropie,

the easier they are to predict.

plus ils sont faciles à prédire.

Recently, several casinos have been victims of a creative attack.

Récemment, plusieurs casinos ont été victimes d'attaques d'un nouveau genre.

The output of slot machines was recorded over a period of time

Les résultats de machines à sous ont été enregistrés sur une période de temps,

and then analyzed.

puis analysés.

This allowed the cyber criminals

Cela a permis à des cyber-criminels

to reverse engineer the pseudo-random number generator

de recréer par rétro-ingénierie le générateur de nombres pseudo-aléatoires

behind the spinning wheels.

derrière ces machines à sous.

And allowed them, with high accuracy, to predict the spins of the wheels,

Et cela leur a permis, avec beaucoup de précision, de prédire les résultats

enabling them to make big financial gains.

et de réaliser ainsi des gains financiers très importants.

Similar risks apply to encryption keys.

Des risques similaires s'appliquent aux clefs de chiffrement.

So having a true random number generator is essential for secure encryption.

Donc, disposer d'un générateur de nombres aléatoires est vital pour le chiffrement.

For years, researchers have been looking at building true random number generators.

La recherche porte depuis longtemps sur ces générateurs de nombres aléatoires.

But most designs to date are either not random enough,

Mais la plupart d'entre eux ne sont soit pas suffisamment aléatoires,

fast enough or aren't easily repeatable.

soit pas assez rapides, ou pas facilement reproductibles.

But the quantum world is truly random.

Mais le monde quantique est vraiment aléatoire.

So it makes sense to take advantage of this intrinsic randomness.

Il est donc naturel d'essayer de tirer parti de ce caractère aléatoire.

Devices that can measure quantum effects

Des systèmes mesurant les effets quantiques

can produce an endless stream of random numbers at high speed.

peuvent produire un flux infini de nombres aléatoires, à très grande vitesse,

Foiling all those would-be casino criminals.

et déjouer tous ces potentiels cambrioleurs de casino.

A select group of universities and companies around the world

Un groupe d'universités et d'entreprises dans le monde

are focused on building true random number generators.

travaillent à concevoir des générateurs de nombres aléatoires.

At my company, our quantum random number generator

Pour mon entreprise, notre générateur quantique de nombres aléatoires

started life on a two meter by one meter optic table.

a d'abord été de la taille d'une table optique de deux mètres sur un.

We were then able to reduce it to a server-size box.

Nous l'avons ensuite réduit à la taille d'un serveur.

Today, it's miniaturized into a PCI card that plugs into a standard computer.

Aujourd'hui, il est miniaturisé au format d'une carte PCI pour ordinateur de bureau.

This is the world's fastest true random number generator.

Ceci est le générateur de vrais nombres aléatoires le plus rapide du monde.

It measures quantum effects to produce a billion random numbers per second.

Il génère 1 milliard de nombres aléatoires par seconde grâce à l'effet quantique.

And it's in use today to improve security

Et on l'utilise aujourd'hui pour améliorer la sécurité

at cloud providers, banks and government agencies

de fournisseurs de services cloud, de banques, d'agences gouvernementales

around the world.

à travers le monde.

(Applause)

(Applaudissements)

But even with a true random number generator,

Mais même avec un vrai générateur de nombres aléatoires,

we've still got the second big cyber threat:

il reste un second problème à résoudre :

the problem of secure key exchange.

le problème de l'échange sécurisé de clef.

Current key exchange techniques will not stand up to a quantum computer.

Les techniques d'échange actuelles ne résisteront pas à un ordinateur quantique.

The quantum solution to this problem

La solution quantique à ce problème

is called quantum key distribution or QKD,

s'appelle Distribution Quantique de Clef,

which leverages a fundamental, counterintuitive characteristic

qui uilise une caractéristique fondamentale, mais contre-intuitive,

of quantum mechanics.

de la mécanique quantique.

The very act of looking at a quantum particle changes it.

Le simple fait d'observer une particule quantique la modifie.

Let me give you an example of how this works.

Permettez-moi de vous donner un exemple.

Consider again exchanging the code for the lock with James Bond.

Prenez à nouveau l'échange de code du verrou avec James Bond.

Except this time, instead of a call to give James the code,

Sauf que cette fois-ci, au lieu de donner le code par téléphone à James,

we're going to use quantum effects on a laser to carry the code

nous allons utiliser les effets quantiques sur un laser pour transporter le code

and send it over standard optic fiber to James.

et l'envoyer à James via une fibre optique classique.

We assume that Dr. No is trying to hack the exchange.

Supposons que le Docteur No cherche à l'intercepter :

Luckily, Dr. No's attempt to intercept the quantum keys while in transit

sa tentative d'interception de la clef quantique pendant son transfert

will leave fingerprints that James and you can detect.

laissera des empreintes digitales que James et vous pourrez détecter.

This allows those intercepted keys to be discarded.

Cela permettra de détruire les clefs qui ont été interceptées.

The keys which are then retained

Les clefs qui sont restées intègres

can be used to provide very strong data protection.

pourront être utilisées pour assurer une très haute protection.

And because the security is based on the fundamental laws of physics,

Et comme ces clefs reposent sur une loi fondamentale de la physique,

a quantum computer, or indeed any future supercomputer

aucun ordinateur quantique, ni aucun futur super ordinateur

will not be able to break it.

ne sera jamais capable de les casser.

My team and I are collaborating with leading universities

Mon équipe et moi-même collaborons avec plusieurs universités

and the defense sector

et le secteur de la Défense

to mature this exciting technology

pour mettre au point cette technologie prometteuse

into the next generation of security products.

et l'intégrer dans la prochaine génération de produits de sécurisation.

The internet of things is heralding a hyperconnected era

L'Internet des Objets annonce une ère hyperconnectée

with 25 to 30 billion connected devices forecast by 2020.

avec 25 à 30 milliards d'objets connectés prévus en 2020.

For the correct functioning of our society in an IoT world,

Pour qu'une telle société, basée sur un univers d'objets connectés, fonctionne,

trust in the systems that support these connected devices is vital.

la confiance dans les systèmes qui supportent ces objets est vitale.

We're betting that quantum technologies will be essential in providing this trust,

Notre pari est que ces technologies seront essentielles pour assurer cette confiance,

enabling us to fully benefit from the amazing innovations

et nous permettre de tirer pleinement parti de ces fantastiques innovations

that are going to so enrich our lives.

qui vont autant enrichir nos vies.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)