Un ordinateur quantique avec 20 millions de qubits pourrait casser le cryptage 2048 bits en 8 heures

• Les chercheurs développent un nouvel algorithme quantique qui utilise moins de ressources pour effectuer des calculs de rupture de code.
• Un ordinateur quantique de 20 millions de qubits fonctionnant sur cet algorithme ne prendrait que 8 heures pour déchiffrer le cryptage RSA de 2 048 bits.

Il est certain que les ordinateurs quantiques seront capables de déchiffrer les codes de cryptage existants utilisés pour envoyer des messages secrets. Ces techniques de cryptage n'ont jamais été totalement fiables. Au lieu de cela, ils dépendent de fonctions mathématiques complexes qui ne fonctionnent que dans un seul sens, ce qui facilite le cryptage des informations.

La sécurité de telles techniques repose sur le temps qu'un ordinateur classique met à déchiffrer les informations. Les techniques de cryptage modernes sont presque incassables, car il faudrait des milliers d'années aux ordinateurs d'aujourd'hui pour décrypter leur code.

Cependant, les ordinateurs quantiques seraient capables de casser ces codes facilement, et ces machines sont bien plus proches de la réalité que prévu.

Récemment, des chercheurs de Google et du KTH Royal Institute of Technology en Suède ont mis au point une technique plus efficace que les ordinateurs quantiques pourraient utiliser pour déchiffrer des messages secrets. Cela permettrait aux ordinateurs quantiques d'utiliser moins de ressources pour effectuer des calculs de rupture de code.

Les ordinateurs quantiques deviennent plus puissants

En 1994, un mathématicien américain Peter Shor a développé un algorithme quantique pour factoriser de grands nombres exponentiellement plus rapidement que les meilleurs algorithmes existants fonctionnant sur un ordinateur classique. Il a suggéré qu'une machine quantique suffisamment puissante pourrait facilement briser les techniques de cryptage modernes.

Au cours de la dernière décennie, de nombreux progrès ont été réalisés dans le domaine de l'informatique quantique. En 2012, les scientifiques ont pu utiliser un ordinateur quantique à 4 qubits pour factoriser « 143 ». Deux ans plus tard, ils ont utilisé une machine similaire pour factoriser « 56153 ».

Compte tenu du rythme des progrès, les ordinateurs quantiques seront bientôt en mesure de surpasser les ordinateurs d'aujourd'hui. C'est du moins ce à quoi les scientifiques s'attendaient il y a quelques années.

Il s'avère que la factorisation de grands nombres dans les machines quantiques est beaucoup plus difficile que prévu. Cela est dû au bruit important dans les grands ordinateurs quantiques. Le problème pourrait être résolu en utilisant des codes correcteurs d'erreurs, qui eux-mêmes nécessitent des qubits supplémentaires.

Référence :arXiv:1905.09749 | Revue de la technologie du MIT

En tenant compte de ce facteur de bruit, un ordinateur quantique aurait besoin d'un milliard de qubits pour factoriser des nombres 2048 bits (ou pour déchiffrer le cryptage RSA 2048 bits). Cependant, les ordinateurs quantiques universels d'aujourd'hui ne disposent que de 70 qubits.

Exponentiation modulaire

Le nouvel algorithme permet aux ordinateurs quantiques d'effectuer ces calculs avec seulement 20 millions de qubits. En fait, des chercheurs ont montré qu'un appareil quantique fonctionnant sur ce nouvel algorithme ne prendrait que 8 heures pour déchiffrer le cryptage RSA 2 048 bits.

Leur méthode effectue une exponentiation modulaire - un type d'exponentiation réalisée sur un module - de manière efficace. Cette opération mathématique est coûteuse en calcul dans l'algorithme de Shor.

Les chercheurs ont trouvé différentes manières d'optimiser cette opération, réduisant considérablement les ressources nécessaires à l'exécution de l'algorithme.

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Bien qu'un ordinateur quantique avec 20 millions de qubits ne soit pas réalisable dans un avenir proche, les experts en sécurité doivent penser à une nouvelle forme de cryptage que même un ordinateur quantique puissant ne pourra pas craquer.