L'argent quantique engendrera-t-il le crime quantique ?

Au cours des deux dernières années, un certain nombre de dignitaires quantiques se sont intéressés au problème (relativement) ancien de la monnaie quantique.

Le défi est de créer un état quantique qui puisse fonctionner comme une forme d'argent. Tout comme les espèces ordinaires, les espèces quantiques seraient échangées à la place des marchandises. Il serait envoyé et reçu sur Internet sans qu'il soit nécessaire d'impliquer des tiers tels que des banques et des sociétés de cartes de crédit. Cela rendrait les transactions anonymes et difficiles à retracer, contrairement aux transactions en ligne d'aujourd'hui qui laissent toujours une trace papier électronique. C'est un gros avantage par rapport à l'argent d'aujourd'hui.

Un autre est que les états quantiques ne peuvent pas être copiés, donc l'argent quantique ne peut pas être falsifié.

Mais la monnaie quantique doit avoir une autre propriété : n'importe qui doit pouvoir vérifier que l'argent est authentique. Cela s'avère difficile car les mesures sur les états quantiques ont tendance à les détruire. C'est comme tester des billets classiques en voyant s'ils brûlent.

Mais il existe un moyen de contourner cela basé sur les idées derrière le cryptage à clé publique. L'idée ici est de trouver un processus mathématique facile à faire dans un sens mais difficile dans le sens opposé. La multiplication en est le fameux exemple. Il est facile de multiplier deux nombres pour en obtenir un troisième, mais il est difficile de commencer par le troisième nombre et de déterminer quels sont les deux facteurs qui l'ont créé.

Le chiffrement à clé publique exploite cette asymétrie. Le schéma consiste à publier une clé publique que n'importe qui peut utiliser pour crypter un message. C'est un processus facile comme la multiplication. Cependant, le déchiffrement du message est difficile pour quiconque n'a pas d'autre clé qui reste privée. C'est l'équivalent du processus d'affacturage.

La chose curieuse à propos de ce processus est que sa sécurité n'est pas prouvée. Tout le monde accepte simplement qu'il est sécurisé parce que personne n'a trouvé un moyen de factoriser facilement des nombres, malgré de nombreuses années d'essais.

Il existe peut-être un moyen de factoriser facilement les nombres et s'il est trouvé, le cryptage à clé publique deviendrait inutile du jour au lendemain. Mais jusque-là, tout le monde pense que cette méthode est sûre. L'important est que le cryptage à clé publique ne repose sur aucune preuve mathématique de sécurité, mais repose sur la croyance commune qu'il est probablement sécurisé.

La question pour les gourous de l'argent quantique nous est de savoir si un processus similaire asymétrique peut conduire à une assurance de sécurité similaire pour l'argent quantique.

L'année dernière, nous avons examiné un projet proposé par un groupe du Massachusetts Institute of Technology à Cambridge. Ce groupe élabore et défait des stratagèmes d'argent quantique depuis un certain temps déjà.

Leur idée est de créer une monnaie quantique composée de deux parties : un état quantique, comme les propriétés quantiques d'un groupe de photons, et un numéro de série classique qui correspond à l'état quantique.

Tout utilisateur de monnaie quantique peut vérifier que cette monnaie est casher à l'aide d'un algorithme quantique exécuté sur un ordinateur quantique. Si le numéro de série correspond à l'état quantique, l'ordinateur renvoie l'argent pour une utilisation future. S'il ne correspond pas, l'argent doit être un faux. Dans ce cas, l'argent est détruit.

La sécurité de ce schéma repose sur la difficulté qu'aurait un faussaire à créer un état quantique pouvant tromper l'algorithme de vérification.

Le problème, c'est que tous les schémas d'argent quantique se sont avérés jusqu'à présent peu sûrs. Il existe toujours diverses failles qu'un faussaire peut utiliser pour tromper l'algorithme de vérification afin qu'il accepte des états quantiques contrefaits.

Aujourd'hui, ce groupe (ou du moins la plupart d'entre eux) dirigé par Edward Farhi propose une nouvelle approche qu'ils espèrent sécurisée. Leur argent quantique est basé sur un nouveau type d'asymétrie : deux nœuds identiques peuvent sembler totalement différents. Ainsi, s'il peut être facile de faire l'un ou l'autre nœud, il est difficile de trouver un moyen de transformer l'un en l'autre.

Farhi et co disent : La prétendue sécurité de notre schéma de monnaie quantique est basée sur l'hypothèse qu'étant donné deux nœuds d'apparence différente mais équivalents, il est difficile de trouver explicitement une transformation qui mène l'un à l'autre.

Cela semble intéressant, mais il est confronté au défi de l'acceptation commune. Il se peut que l'approche du nœud quantique soit sûre et ne sera donc pas rompue dans un proche avenir. Mais ne pas briser un tel schéma n'est pas la même chose que prouver sa sécurité. Il peut donc également défier les attaques tout en restant peu sûr d'une manière qui reste à découvrir.

Ce que Farhi et ses collègues espèrent, c'est que dans 20 ans, lorsqu'un Internet quantique capable de transporter de l'argent quantique sera enfin construit, l'énigme du nœud quantique aura toujours l'air aussi asymétrique qu'elle l'est maintenant.

D'ici là, nous serons peut-être prêts à l'accepter comme base de la monnaie quantique.

Même alors, il y a un autre problème avec l'argent quantique qui le rendra difficile à accepter pour la plupart des gens. Et ce sont les limites de l'algorithme de vérification. Cela rend votre argent quantique s'il est réel et le détruit s'il s'agit d'un faux.

Jusqu'à présent, l'accent a été mis sur les chances que l'algorithme accepte une pièce d'argent quantique falsifié. Et la réponse (espérée) est que la probabilité que cela se produise peut être arbitrairement réduite, de sorte que l'argent quantique sera effectivement infalsifiable.

Mais la plupart des utilisateurs légitimes voudront la réponse au problème inverse : quelles sont les chances que l'algorithme détruise une pièce d'argent quantique parfaitement bonne ?

Les têtes d'œufs quantiques peuvent tenter de rassurer les utilisateurs en disant que les pertes peuvent être arbitrairement réduites. Cela ne fonctionnera pas. Ce qu'ils disent, c'est qu'un petit pourcentage de votre argent quantique durement gagné disparaîtra toujours dans les airs chaque fois que vous l'utiliserez. Peu de particuliers sont susceptibles d'accepter ce genre de « taxe quantique », encore moins une banque qui traite des milliards de dollars chaque jour.

Un moyen de contourner cela serait simplement de frapper plus d'argent quantique pour compenser les pertes. Le problème ici est la nature statistique du processus. Il n'est pas difficile d'imaginer des utilisateurs malveillants voler de l'argent puis prétendre qu'il a été perdu à cause des taxes quantiques. Ou réclamer des taxes quantiques qui n'ont pas été encourues.

Ainsi, alors que l'argent quantique empêche un type de comportement malveillant, il ouvre un tout nouveau domaine de crime quantique. Et c'est peut-être un prix trop élevé à payer.

Réf : arxiv.org/abs/1004.5127 : L'argent quantique des nœuds

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