Lien de cryptage quantique record réalisé grâce à des micro‑satellites

Une nouvelle ère pour le cryptage quantique

Encryption of transmitted data is an ever-growing concern as more and more critical functions are dependent on safe and secure data links. In the context of military, diplomatic, or even business data, secure does not only mean ensuring that no one accesses the data but also to be able to know if any third party is even trying to eavesdrop.

Le chiffrement des données transmises est une préoccupation croissante à mesure que de plus en plus de fonctions critiques dépendent de liaisons de données sûres et sécurisées. Dans le contexte des données militaires, diplomatiques ou même commerciales, sécurisé ne signifie pas seulement garantir que personne n’accède aux données, mais aussi pouvoir savoir si un tiers tente même d’intercepter.

C’est précisément ce à quoi le cryptage quantique est conçu, toute interférence étant automatiquement détectée grâce aux règles fondamentales de la physique quantique (voir ci‑dessous).

Cependant, la gestion de la transmission à longue distance du cryptage quantique a historiquement été difficile, limitant l’utilité de la technologie.

Il s’agit apparemment d’un problème du passé, les chercheurs chinois ayant réussi à créer un lien satellite quantique de 12 900 km (8 000 miles) entre la Chine et l’Afrique du Sud.

Cette réussite a été obtenue grâce à un effort collaboratif massif réunissant des chercheurs du Laboratoire national de Hefei, de l’Académie chinoise des sciences, de l’Institut de technologie quantique de Jinan, de l’Institut de science et technologie électronique de Pékin, de l’Université de Stellenbosch (Afrique du Sud), de CAS Quantum Network Co. Ltd, et Quantum CTek Co. Ltd.

Ces résultats ont été publiés dans Nature¹, sous le titre « Microsatellite-based real-time quantum key distribution ».

Cryptage quantique expliqué

Quantum encryption, or distribution de clés quantiques (QKD), is not an encryption that relies on quantum computing capacities (this would be called cryptographie quantique).

Le cryptage quantique génère des clés de chiffrement pour assurer la confidentialité, en utilisant des photons uniques pour transférer et encoder les clés.

Ce qui rend la technique unique, c’est que les photons uniques ne peuvent pas être interceptés, copiés ou mesurés sans altérer leurs états quantiques. Il est absolument impossible de les modifier, car il est établi que l’observation des particules quantiques entraîne un changement de leurs caractéristiques.

Source: Quside

En conséquence, les deux utilisateurs communicants peuvent être certains qu’aucun tiers n’essaie même d’accéder à la clé, et encore moins d’y parvenir.

Cela fait de cette technique une option très puissante pour les transmissions de données sécurisées importantes, notamment à des fins de sécurité nationale.

Ce n’est pas une idée nouvelle, le concept reposant sur des travaux de 1984, mais il n’est déployé à grande échelle que maintenant. La méthode ne transfère pas réellement les données, elle ne fournit que la clé permettant de déchiffrer les données transmises par les moyens habituels.

(Précédentes) limites du cryptage quantique

Jusqu’à présent, le cryptage quantique nécessitait un ensemble très élaboré d’infrastructures dédiées, avec des fibres optiques dédiées.

C’est un domaine où la Chine est en tête, avec un réseau quantique terrestre de 2 000 km basé sur la fibre reliant 32 nœuds de confiance à travers les principales villes, de Pékin à Shanghai. Ce projet antérieur a été mené sous la direction du physicien quantique renommé Professeur Jian‑Wei Pan, l’un des leaders de ce dernier développement du cryptage quantique.

Cette approche diffère radicalement de celle des États‑Unis, le NSA privilégiant des technologies alternatives.

Le NSA considère la cryptographie résistante aux quantiques (ou post‑quantique) comme une solution plus rentable et plus facile à entretenir que la distribution de clés quantiques. Pour toutes ces raisons, le NSA ne soutient pas l’utilisation du QKD ou du QC pour protéger les communications dans les systèmes de sécurité nationale et ne prévoit pas de certifier ou d’approuver aucun produit de sécurité QKD ou QC pour les clients du NSS, à moins que ces limitations ne soient surmontées.

Dans l’ensemble, le cryptage quantique repose fortement sur le matériel et est inflexible, et ne peut pas être implémenté en logiciel ou en tant que service sur un réseau. Cela rend également son intégration à d’autres réseaux, ou les mises à jour, difficiles.

Déplacer le cryptage quantique vers l’espace

S’appuyer sur les efforts passés

Cette limitation liée au réseau de fibres optiques, un projet d’infrastructure massif, est levée en se tournant vers le cryptage quantique basé sur les satellites.

La première étape était une configuration expérimentale du projet Quantum Experiments at Space Scale (QUESS). Elle incluait le satellite Micius (Chinois : 墨子), en collaboration avec l’Université de Vienne.

Micius avait auparavant géré 7 600 km de liaisons quantiques intercontinentales basées sur satellite, avec l’aide d’une expérience de communications laser sur le module de laboratoire spatial chinois Tiangong‑2 (la station spatiale chinoise).

C’était une bonne façon de démontrer que le concept était même possible. Cependant, ce prototype n’a pas encore prouvé qu’il pouvait être réalisé avec les éléments nécessaires à un déploiement pratique : satellites petits et légers, stations au sol portables et échange de clés sécurisé en temps réel.

La partie sud‑africaine de cette étude a été dirigée par le Professeur Francesco Petruccione, qui a développé l’un des premiers réseaux de communication quantique à fibre optique du monde à Durban, en Afrique du Sud.

Source: Stellenbosch University

“Cette démonstration réussie de la technologie satellite quantique positionne fermement l’Afrique du Sud comme un acteur majeur dans l’écosystème mondial de la technologie quantique en rapide évolution.

Prof. Francesco Petruccione

L’avantage des communications par satellites

Le principal avantage d’utiliser des satellites pour ce type de communication chiffrée est qu’il ne dépend pas d’un réseau de fibres optiques préexistant et dédié.

Cela permet au système d’être largement déployé au lieu d’être limité à un système coûteux et uniquement national de fibres optiques.

Un avantage supplémentaire est que cet exploit technologique a été réalisé en n’utilisant que des micro‑satellites avec une charge utile de seulement 23 kg (50 livres). Pour référence, les satellites Starlink, relativement petits, pèsent 800 kg (1 760 livres) chacun.

Source: Reuters 

Ainsi, il serait très facile de déployer une constellation massive de ces appareils sans de nombreux lancements orbitaux.

La station au sol portable pèse environ 100 kilogrammes, ce qui la rend facile à transporter et à installer n’importe où.

Limitations des communications par satellites

Comme la communication repose sur les photons, elle dépend fortement des conditions météorologiques. Les journées nuageuses, ou même lorsque le satellite est aligné avec le Soleil, peuvent entraver le processus.

Il est donc probable que cette technologie ne puisse pas être utilisée dans toutes les conditions en permanence. C’est néanmoins une réalisation impressionnante. Et potentiellement, l’utilisation de photons à d’autres fréquences moins affectées par la météo (comme les micro‑ondes) pourrait être la prochaine étape logique à mettre en œuvre.

Quel a été le résultat ?

L’impact climatique de cette technologie était l’une des raisons de choisir Stellenbosch, avec ses conditions environnementales idéales de ciel dégagé et faible humidité. Dans ces conditions, le partage de jusqu’à 1,07 million de bits de clés sécurisées a été réalisé lors d’un seul passage satellite.

La communication était également bidirectionnelle, permettant un échange sécurisé en temps réel. Ainsi, il s’agit d’un succès qui a résolu toutes les limitations précédentes du prototype Micius, y compris le poids du satellite et de la station, utiles pour les échanges en temps réel.

Un autre aspect démontré par le système est qu’il peut transférer le chiffrement à usage unique d’images. Ainsi, même si à une date ultérieure le cryptage quantique ne peut pas être transmis, par exemple à cause du mauvais temps, une fois la clé transférée, les données pourraient encore être déchiffrées, malgré la distance de 12 900 kilomètres.

Applications

Les premières applications concernent probablement la sécurité nationale et les applications militaires, car ce sont les principaux consommateurs de services de chiffrement incassables et hautement sécurisés.

Cependant, cela ne devrait pas être le point final de cette technologie. Une grande constellation de satellites pourrait également assurer le transfert des clés de chiffrement pour les consommateurs commerciaux. Cela peut inclure les entreprises technologiques, les institutions financières, les plateformes d’échange de cryptomonnaies, etc.

Cependant, ce niveau de sécurité est, pour l’instant, peu susceptible d’être utilisé par la plupart des internautes, car il restera très technique et plus coûteux que d’autres méthodes de chiffrement.

Le marché du cryptage quantique devrait croître de manière impressionnante de 38,3 % entre 2024 et 2030, atteignant 518 M$.

Source: Grand View Research

Dans l’ensemble, cela signifie qu’une nouvelle couche omniprésente de télécommunications spatiales pourrait être ajoutée bientôt, non pas une couche d’Internet haut débit comme Starlink, mais une communication point à point, un chiffrement sécurisé impossible à espionner.

Comme ce réseau ne transfère que la clé de chiffrement, et non les données réelles, il pourrait constituer un moyen puissant d’améliorer la sécurité du chiffrement des télécommunications par satellite.

L’étape suivante consistera également à tester des satellites géostationnaires, car cela améliorerait radicalement le taux de transfert des clés de chiffrement.

Cela aurait également plus de sens à long terme pour un système commercial, car une latence ultra‑faible liée à l’orbite basse n’est pas réellement nécessaire pour le cryptage quantique.

Entreprise de cryptage quantique

Arqit Quantum Inc

Arqit est un fournisseur d’une « plateforme de chiffrement d’accord de clé symétrique quantique‑sûre ».

En termes plus simples, des dispositifs qui offrent un chiffrement résistant aux avancées de l’informatique quantique.

Les produits de l’entreprise sont conformes aux normes du NSA, ainsi qu’à de nombreuses autres normes de cybersécurité et de cryptographie.

Les clients d’Arqit comprennent la plupart des plus grandes entreprises de cybersécurité et de réseaux, dont Fortinet, Juniper Network, Intel, Adtran, etc.

Le logiciel associé peut être intégré à la plupart des fournisseurs OEM (Original Equipment Manufacturer) et est basé sur le cloud.

Source: Arquit

Cette technologie est reconnue par l’industrie comme un leader en qualité de chiffrement, ayant remporté les National Cyber Awards et le prix de la Société de logiciels de cybersécurité de l’année aux Cyber Security Awards. Elle a également reçu le CTO Outstanding Technology Award pour la solution 5G sécurisée au Mobile World Congress.

Malgré une liste impressionnante de clients, partenaires et récompenses, Arqit reste une entreprise très récente, avec seulement 293 000 $ de revenus en 2024.

Cela ne reflète toutefois pas la vraie valeur de l’entreprise, qui s’attend à des contrats de plusieurs dizaines de millions provenant de gouvernements et d’entreprises privées dans un avenir proche :

La plupart des contrats étaient des licences limitées pour la démonstration et les tests d’intégration du logiciel d’accord de clé symétrique d’Arqit.

Comme annoncé précédemment, Arqit a obtenu un contrat de licence d’entreprise pluriannuel dans la région EMEA pour un utilisateur gouvernemental, qui devrait générer un chiffre d’affaires récurrent annuel à sept chiffres au total. Avant la fin de l’exercice 2024, le contrat a été finalisé. La génération de revenus devrait commencer au cours de la période fiscale en cours.

De même, Sparkle a lancé en 2024, ils « Network as a Service (NaaS) Product Suite with Quantum‑Safe over Internet », en utilisant les produits Arqit.

Associée à une trésorerie de 18,7 M$ à la fin de 2024, les contrats à venir placent Arqit dans une position lui permettant d’évoluer rapidement de son statut de start‑up pré‑revenus, justifiant ainsi son évaluation à neuf chiffres.

Dernières nouvelles d’Arqit Quantum Inc.

Référence de l’étude :

^{1. Li, Y., Cai, WQ., Ren, JG. et al. Microsatellite-based real-time quantum key distribution. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08739-z}