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Pôle d’excellence cyber
46 - référentiel CYBER V6.1 - Février 2021
Février 2021 - référentiel cyber V6.1 - 47
B.7.2 _Communications quantiques 
Les communications quantiques sont résistantes de manière intrinsèque à la 
détection d’interception. En effet, toute tentative d’écoute va entrainer une 
perturbation suffisante pour que cette tentative soit détectée. Pour cette rai-
son, il est envisagé d’utiliser ces techniques pour la distribution de clés (distri-
bution quantique de clés ou Quantum Key Distribution (QKD)). 
En théorie, on peut en effet avoir une sécurité des échanges de clés dé-
montrable car basée sur une propriété de la physique quantique et pas sur 
une difficulté mathématique comme pour les protocoles d’échanges de clés 
asymétriques. Malgré l’existence de premiers produits commerciaux, la QKD 
reste à ce stade un sujet d’étude pour plusieurs raisons :
• La distribution ne peut s’effectuer que sur un lien optique sans répéteur 
ou un lien satellite ce qui limite les cas d’usage. La distance maximum entre 
les extrémités optiques est de l’ordre de 100 à 200 km.
• La distribution quantique de clés n’est pas protégée contre des attaques 
classiques de type homme du milieu sauf à prévoir un canal d’authentifica-
tion additionnel.
• Elle n’est pas non plus protégée contre des erreurs d’implémentation ou 
des limites technologiques des matériels utilisés.
La principale promesse de la QKD est d’apporter une garantie à long terme par 
rapport aux techniques classiques basées sur de la cryptographie asymétrique 
et qui pourraient perdre leur résistance si un ordinateur quantique fonctionnel 
apparaissait. Il faudrait cependant qu’un attaquant enregistre aujourd’hui les 
flux chiffrés (par un algorithme symétrique comme AES) et aussi les échanges 
de clés protégés par de la cryptographie asymétrique. L’ordinateur quantique 
permettrait de casser la cryptographie asymétrique et donc de retrouver les 
clés de chiffrement et ainsi de déchiffrer les informations enregistrées (si l’al-
gorithme de chiffrement est connu).
Le gain apporté par ces technologies QKD semble donc aujourd’hui assez 
faible et on peut trouver d’autres méthodes pour se protéger contre la me-
nace de l’ordinateur quantique (algorithmes post-quantiques). Compte-tenu 
des investissements prévus dans ce domaine, des améliorations sont cepen-
dant probables dans les années qui viennent. Il est donc important d’assurer 
une veille active sur le domaine.
B.7.3 _Algorithmes post quantiques
Les traitements de protection cryptographique de données sont actuellement 
réalisés en combinant les algorithmes symétriques et les algorithmes asymé-
triques. La sécurité de tous les algorithmes asymétriques utilisés repose sur la 
difficulté de deux problèmes mathématiques, la factorisation et le logarithme 
discret. Or, avec l’algorithme de Shor, un ordinateur quantique qui manipule-
rait suffisamment de qubits avec un taux d’erreur suffisamment faible serait 
capable de résoudre ces deux problèmes en seulement quelques heures. 
La cryptographie post-quantique est la réponse à cette menace quantique. 
Un algorithme asymétrique est dit post-quantique, s’il peut s’exécuter sur 
un ordinateur actuel et s’il n’existe aucune attaque utilisant un potentiel or-
dinateur quantique contre lui. Il s’agit donc d’algorithmes ordinaires, sans 
lien avec toute technologie quantique, compatibles avec les systèmes d’in-
formations actuels, qui ont vocation à remplacer les algorithmes asymé-
triques utilisés actuellement, en particulier pour les fonctions de signature 
et d’échange de clé.
La cryptographie post-quantique existe depuis presque aussi longtemps 
que la cryptographie asymétrique, elle regroupe de nombreuses propo-
sitions, basées sur des problèmes et algorithmiques très variés, qui pré-
sentent différents compromis entre confiance et efficience. La standar-
disation orchestrée par le NIST doit définir les prochains standards à un 
horizon 2022-2024, elle a recueilli de nombreuses soumissions que l’on 
peut répartir dans différentes familles de problèmes mathématiques : co-
des correcteurs, réseaux euclidiens, fonctions de hachage ou d’autres en-
core (isogénies, multivariés…).
Quelles que soient les prévisions d’arrivée d’un tel ordinateur quantique, 
il est reconnu que le passage aux algorithmes post-quantiques doit être 
préparé. Cela suppose de définir pour chaque système le moment de la 
transition et la manière de gérer la phase transitoire, notamment soit par 
agilité (possibilité de remplacer un algorithme par un autre au cours de la 
vie du système) soit par hybridation (combinaison d’un algorithme actuel 
et d’un algorithme post-quantique).
Différents points restent à approfondir que ce soit au niveau théorique, 
au niveau implémentation ou au niveau système. Au niveau théorique, afin 
d’obtenir une maturité sur ces problèmes à la même hauteur que celle sur 
les algorithmes actuels, ceci afin de définir au mieux leur utilisation et de 
savoir évaluer en permanence le degré de confiance à leur accorder. Au 
niveau implémentation, afin de disposer de mesures de performances pré-
cises et d’implémentations effectives pour les principales cibles (logiciel, 
FPGA, ASIC) et afin de maîtriser les problématiques de sécurité des im-
plémentations, notamment la résistance aux attaques par canaux cachés. 
Au niveau système, afin de prendre en compte les impacts en termes de 
temps de traitement et de taille des différents éléments.