Patent WO-2019132680-A1 (WO)
Inventor: JACAK JANUSZ
IPC: G06F7/58
Filed: 2017-12-31
Abstract: La présente invention concerne le protocole de tampon à un bit quantique (OQP) et son dispositif de mise en œuvre générique constituant un modèle novateur et optimisé pour le chiffrement d'informations quantiques avec une clé quantique à un seul bit quantique dans un état quantique inconnu arbitraire. L'OQP permet le chiffrement des informations quantiques d'un registre de n bits quantiques à l'aide d'une clé à bit quantique unique lors de la fourniture d'un enchevêtrement à bits quantiques multiples entre la clé à bit quantique unique et les n bits quantiques du message quantique par l'application itérative de la porte CNON sur le même bit quantique de clé (entrée de commande) et des bits quantiques suivants du message (entrée cible). Il en résulte un enchevêtrement de tous les n+1 bits quantiques, ce qui verrouille les bits quantiques d'informations quantiques d'origine et le bit quantique unique de la clé dans un état commun enchevêtré qui ne peut pas être démêlé sans la clé à bit quantique unique. Afin de décrypter le message quantique (par son démêlage), il faut disposer de la clé à bit quantique et soit inverser le protocole (en appliquant des opérations CNON dans l'ordre inverse), soit simplement mesurer le bit quantique de clé enchevêtré et ensuite, en fonction du résultat, obtenir directement le message quantique déchiffré ou sa négation quantique (traitée par une nouvelle application d'une négation quantique sur l'ensemble des bits quantiques de message, restaurant ainsi leurs états d'origine). Le protocole OQP et son dispositif de mise en œuvre sont proposés cent ans après l'invention en 1917 du tampon unique classique (chiffre Vernam). Les différences principales entre deux modèles montrent comment des informations quantiques et classiques diffèrent. Il est bien entendu impossible de chiffrer de manière sécurisée et inconditionnelle une séquence classique de n bits avec un seul bit d'une clé ou de garantir que la clé aléatoire qui peut être utilisée à cet effet ayant une longueur de n bits (la même que le message) pourrait ne pas être copiée. En revanche, ces caractéristiques sont possibles pour les informations quantiques telles que décrites dans la présente invention. La caractéristique principale du protocole OQP, consistant à utiliser un seul bit quantique comme clé pour permettre une sécurité théorique du chiffrement d'informations quantiques de n bits quantiques, est possible grâce à l'introduction, dans l'invention, de l'enchevêtrement multi-bit quantique, qui est un phénomène topologique, non local et non classique donnant un avantage significatif en termes d'informations quantiques sur sa contrepartie classique. L'application principale du protocole OQP et de son dispositif générique de mise en œuvre consiste à verrouiller des informations quantiques avec le bit quantique de clé unique afin d'empêcher tout accès non autorisé à celles-ci (non seulement un accès classique lors d'une mesure, mais de manière plus importante un accès quantique par un dispositif de traitement d'informations quantiques). Cette application peut également être étendue à un scénario de communication conjointement à la téléportation quantique, qui sans OQP nécessite un partage préalable de n paires d'états de Bell entre Alice et Bob pour communiquer de manière sécurisée un message quantique ayant une longueur de n bits quantiques, tandis qu'au contraire, avec le protocole OQP, une seule paire d'états de Bell est nécessaire pour téléporter de manière sécurisée uniquement la clé à bit quantique unique pour le message quantique chiffré OQP envoyé par l'intermédiaire d'un canal quantique non sécurisé tout en assurant une protection contre un accès par Eve (un adversaire).