Codes secrets : principe de la cryptologie quantique

Alice et Bob décident d'attribuer des valeurs binaires à chaque type de polarisation (I, _, / et \). Par exemple: 1=I, 0=_, 1=/ et 0=\. Alice envoie alors des photons polarisés, à travers un filtre soit linéaire (+) pour les I et les_, soit diagonal (*) pour les / et les \. Pour connaître leur polarisation, Bob place à son tour, et au hasard, un filtre + ou * sur le trajet des photons, et note les résultats sous la forme d'une suite de 0 et de 1.

PRINCIPE DE LA CRYPTOGRAPHIE QUANTIQUE

Chiffre binaire d'Alice	Photon envoyé	Filtre d'Alice	Filtre de Bob	Photon détecté par Bob	Chiffre binaire de Bob	Détecteur correct ?	Chiffre correct ?	Chiffre retenu ?
1	I	+	+	I	1	OUI	OUI	OUI
1	I	+	*	/	1	NON	OUI	NON
1	I	+	*	ou \	ou 0	NON	ou NON	NON
0	_	+	+	_	0	OUI	OUI	OUI
0	_	+	*	/	1	NON	OUI	NON
0	_	+	*	ou \	ou 0	NON	ou NON	NON
1	/	*	*	/	1	OUI	OUI	OUI
1	/	*	+	I	1	NON	OUI	NON
1	/	*	+	ou _	ou 0	NON	ou NON	NON
0	\	*	*	\	0	OUI	OUI	OUI
0	\	*	+	I	1	NON	OUI	NON
0	\	*	+	ou _	ou 0	NON	ou NON	NON

Alice communique alors à Bob le schéma de polarisation qu'elle a utilisé pour chaque photon, sans toutefois préciser la polarisation des photons envoyés. Ainsi, Bob élimine de son résultat tous les 0 et 1 obtenus avec un filtre différent de celui d'Alice. Il communique à Alice la place des ses "erreurs". La suite de chiffres restante constituera leur clé.

Pourquoi cette clé est sûre? A cause de la physique des photons ! En effet, impossible pour un espion d'observer les photons qu'Alice envoie à Bob sans changer leur polarisation. C'est une des caractéritisques de la physique quantique : une observation modifie l'état quantique du système observé.

Alice et Bob, qui sont vigilants, peuvent décider de sacrifier une partie de leur clé : ils se communiquent une partie des chiffres obtenus. Si certains des chiffres sont différents, cela signifie qu'Alice et Bob ont été espionnés. Ils n'ont plus qu'à recommencer et fabriquer une nouvelle clé.

Code quantique