Regardons ce que le quantique peut apporter au domaine militaire

La profondeur de la rupture que pourraient induire les technologies quantiques dans les prochaines décennies est au moins comparable à celle qui résulte de l’invention du transistor au milieu du XXe siècle.

La France, pionnière de la recherche amont en physique quantique grâce, notamment à la présence de plusieurs prix Nobel ainsi que de chercheurs de premier plan, accuse aujourd’hui un retard réel mais non rédhibitoire en matière de développement technologique et industriel. Les principales grandes puissances mondiales à l’instar des États-Unis, de la Chine, du Royaume-Uni ou de l’Allemagne, ont mis en place des programmes nationaux globaux ambitieux en matière de technologies quantiques.

Au niveau militaire, les applications liées à la physique quantique pourraient bouleverser la façon de faire la guerre, certaines technologies, comme la furtivité, étant susceptibles de devenir rapidement obsolètes. En Chine et au Canada, des chercheurs planchent en effet sur des radars aux propriétés quantiques pouvant détecter des avions furtifs… En outre, d’autres apports sont à attendre au niveau de la sécurité des communications, de la simulation ou encore de la capacité de traitement des données

Aussi, à l’occasion de l’actualisation du Document de référence et d’orientation de l’innovation de défense, l’Agence de l’innovation de Défense a identifié les technologies quantiques parmi celles devant faire l’objet d’un effort particulier, au même titre que le domaine hypersonique, les armes à énergie dirigée [laser, électromagnétique] et les capteurs [avec leurs composants critiques].

« Le ministère des Armées est étroitement associé à ces travaux et a d’ores et déjà prévu de consacrer 30 millions d’euros aux technologies quantiques sur la période de la Loi de programmation militaire 2019-25. Ce budget permettra de financer un large spectre de projets, allant de la recherche exploratoire jusqu’à l’intégration de technologies quantiques dans des opérations d’armement. On peut par exemple citer : le lancement d’un appel à projets thématique en 2020, en partenariat avec l’Agence nationale de la recherche et le développement d’un premier équipement opérationnel intégrant un gravimètre quantique, au profit du programme ‘Capacité Hydrographique et Océanographique du Futur’ », indique l’AID.

L’appel à projets évoqué par l’agence s’appuie sur le dispositif ASTRID (Accompagnement spécifique de travaux de recherches d’intérêt défense). Il doit permette de financer 4 à 5 projets de recherche sur les technologies relatives aux capteurs, sur une durée de 3 ans maximum. « L’exploration de telles technologies émergentes, et plus largement l’identification précoce de ruptures potentielles, fait l’objet de recherches exploratoires pour préparer le futur au-delà du ‘besoin militaire prévisible’ », souligne l’AID.

Utiliser les propriétés quantiques de la matière promet l’apparition de capteurs aux performances sans commune mesure avec celles que l’on connaît actuellement. En effet, il est question d’améliorer leurs capacités d’un facteur 1.000 à 1 million.

« Les technologies quantiques constituent une priorité dans le cadre de nos efforts de recherche. Et j’ai d’ailleurs le plaisir de vous annoncer que l’Agence de l’innovation de défense a signé hier un accord avec le CNRS qui initie un partenariat de recherche dans plusieurs domaines dont le quantique », a par ailleurs indiqué Florence Parly, la ministre des Armées.

NATO cybersecurity center finishes tests of quantum-proof network

The NATO Cyber Security Centre (NCSC) has completed its test run of secure communication flows that could withstand attackers using quantum computing.

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Konrad Wrona, principal scientist at the NCSC, told ZDNet that it is becoming increasingly important to create protection schemes against current and future threats.

« Securing NATO’s communications for the quantum era is paramount to our ability to operate effectively without fear of interception, » Wrona said.

« The trial started in March 2021. The trial was completed in early 2022. Quantum computing is becoming more and more affordable, scalable and practical. The threat of ‘harvest now, decrypt later’ is one all organizations, including NATO, are preparing to respond to. »

The NCSC, which is run by the NATO Communications and Information Agency (NCI Agency), protects NATO networks around the clock and works with UK company Post-Quantum to conduct the test. Allied Command Transformation’s VISTA framework financed the project.

Post-Quantum provides organizations with different algorithms to ensure security even if attackers are using quantum computing. A VPN can use algorithms to secure communications, ensuring that only the correct recipient can read the data, the company claimed.

Wrona said the NCSC does not have a follow-on contract with Post-Quantum but sees the potential of technologies like what Post-Quantum offers and will continue to look into the technology.

Andersen Cheng, CEO of Post-Quantum, called Post-Quantum a ‘Hybrid Post-Quantum VPN’ because it combines both new post-quantum and traditional encryption algorithms. Cheng said that because it will take many years for the world to completely migrate to a « quantum-safe » future, it is more realistic to combine these new algorithms with better understood traditional encryption in order to ensure interoperability.

They noted that this kind of software is increasingly relied upon to protect remote connections when working from outside of traditional office environments and can be used to ensure secure communications between organizations in an operational environment.

Cheng founded Post-Quantum 12 years ago and said his team had spent a decade developing encryption capable of withstanding a quantum attack.

His team has focused on building useable commercial grade ‘quantum-safe’ products like the Hybrid VPN system NATO tested.

« Our encryption algorithm NTS-KEM (now known as Classic McEliece, after merging with the submission from renowned cryptographer Professor Daniel Bernstein and his team), is now the only ‘code-based’ finalist in the National Institute of Standards and Technology (NIST) process to identify a cryptographic standard to replace RSA and Elliptic Curve, for public-key cryptography (PKC). We’ve also designed a new specification for a quantum-safe VPN as part of the Internet Engineering Taskforce (IETF), » Cheng said.

« We have undertaken work for a number of high-security stakeholders, such as NATO, but the challenges posed by quantum computers are universal. Everything that we do over the internet today — from buying things online to online banking to nation-state communications — is encrypted. Once a functioning quantum computer arrives, that encryption can be broken. This means that, almost instantly, bank accounts will be emptied, Bitcoin wallets will be drained, and entire power grids will be shut off. »

Les tentatives de l’OTAN pour rendre ses flux de communications résistant aux attaques exploitant l’informatique quantique ont débuté en mars 2021. Ils se sont achevés début 2022, à l’aube d’une période cruciale.

Le Centre de cybersécurité britannique (NCSC) vient de finaliser ses essais de flux de communication sécurisés qui pourraient résister aux attaquants utilisant l’informatique quantique. Une réussite qui tombe à point, selon Konrad Wrona, le responsable des recherches du NCSC, pour il était de plus en plus important de créer des dispositifs de protection contre les menaces actuelles et futures, comme il l’a indiqué à ZDNet. « La sécurisation des communications de l’OTAN pour l’ère quantique est primordiale pour que nous puissions opérer efficacement sans craindre d’être interceptés », a-t-il fait valoir.

« L’essai a commencé en mars 2021. Il s’est achevé début 2022. L’informatique quantique devient de plus en plus abordable, évolutive et pratique. La menace de « récolter maintenant, déchiffrer plus tard » est une menace à laquelle toutes les organisations, y compris l’OTAN, se préparent à répondre. » Le NCSC, qui est géré par l’Agence OTAN pour la communication et l’information (Agence NCI), protège les réseaux de l’OTAN 24 heures sur 24. Cet essai est le fruit d’une collaboration avec la société britannique Post-Quantum et a été financé par le cadre VISTA du Commandement allié.

La société britannique fournit aux organisations différents algorithmes pour assurer la sécurité, même si les attaquants utilisent l’informatique quantique. Pour Andersen Cheng, PDG de Post-Quantum, ce type de sécurité peut être qualifié de « VPN hybride post-quantique », car il combine à la fois de nouveaux algorithmes de cryptage post-quantique et traditionnels. Et s’il faudra, selon lui, de nombreuses années pour que le monde passe complètement à un avenir « sûr sur le plan quantique », il est plus réaliste de combiner ces nouveaux algorithmes avec un chiffrement traditionnel mieux compris afin de garantir l’interopérabilité.

Protéger les flux de communication

D’autant que ce VPN d’un nouveau genre conçu pour l’OTAN est de plus en plus utilisé pour protéger les connexions à distance lorsque l’on travaille en dehors des environnements de bureau traditionnels, mais qu’il peut également être utilisé pour assurer la sécurité des communications entre les organisations dans un environnement opérationnel.

Celui-ci se base sur l’algorithme de chiffrement NTS-KEM. Un algorithme « basé sur le code », qui figure parmi les derniers encore étudiés par de nombreuses organisations pour remplacer RSA et Elliptic Curve en ce qui concerne la cryptographie à clé publique (PKC). « Tout se passe aujourd’hui sur la toile, qu’il s’agisse d’achats en ligne, de services bancaires en ligne ou de communications entre Etats. Tout est chiffré. Dès l’arrivée d’un ordinateur quantique en état de marche, ce chiffrement peut être brisé. Cela signifie que, presque instantanément, les comptes bancaires seront vidés, les portefeuilles de bitcoins seront vidés et des réseaux électriques entiers seront coupés », rappelle ce dernier.

Une menace lourde qui a pris encore plus de sens ces derniers jours, après l’invasion de l’Ukraine par son voisin russe. La guerre qui oppose les deux nations se joue également sur la toile. Pour rappel, suite à cette invasion, Andrii Nabok, représentant ukrainien au sein de l’Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) et Mykhailo Fedorov, vice-premier ministre et ministre de la Transformation numérique ukrainien, ont demandé que les domaines de premier niveau (TLD) russes, tels que .ru, .рф et .su, soient révoqués ainsi que les certificats SSL (Secure Sockets Layer) associés.

Sources :

• NATO cybersecurity center finishes tests of quantum-proof network
  Publié sur ZDNet US le 2 mars 2022
• Informatique quantique : L’OTAN termine les essais d’un réseau à l’épreuve des quanta
  Publié sur ZDNet France le 2 mars 2022

Bien moins médiatisés que les ordinateurs quantique les capteurs quantiques permettront aux armées de mieux percevoir leur environnement.

Mieux écouter, repérer ou mieux se situer… Une préoccupation quotidienne pour l’armée. Jusqu’ici, nos troupes comptaient en partie sur les signaux GPS et des antennes de grande taille pour accomplir leurs missions.

A l’avenir, elles se passeront peut-être des deux, grâce aux technologies quantiques.

Car celles-ci ne permettent pas seulement d’envisager l’émergence d’un ordinateur à la puissance infinie. Elles rendent aussi possible la fabrication de capteurs de nouvelle génération extrêmement performants. Ce domaine de recherche avance même plus vite que celui des calculateurs puisque les premiers modèles, déjà testés en laboratoire, arriveront sur le terrain d’ici à quelques années.

« En utilisant la sensibilité des états quantiques, vous pouvez mettre au point des détecteurs bien plus précis, localisés sur Terre ou dans l’espace. Ces outils seront capables d’enregistrer les infimes variations du champ magnétique sous l’eau ou sous terre », détaille Alice Pannier, responsable du programme Géopolitique des technologies, à l’Institut français des relations internationales.

L’informatique quantique est une nouvelle technologie stratégique aux enjeux considérables qui ouvre une pléthore de possibilités et de défis stratégiques. Par l’amiral Mike Rogers, ancien chef de l’U.S. Cyber Command et de la National Security Agency, et Nir Minerbi, CEO et cofondateur de Classiq.

Pour diverses raisons, les Etats considèrent les technologies comme stratégiques. Certaines technologies sont perçues comme un levier de croissance économique, d’autres comme un moyen de réduire la dépendance à l’égard des fournisseurs étrangers, ou une mesure défensive, un moyen d’obtenir des avantages économiques ou de sécurité nationale, ou même de servir de force de frappe en période de conflit. Il en est de même pour les satellites, les réseaux cellulaires, l’énergie atomique, la production de puces, et bien plus encore.

L’informatique quantique est une nouvelle technologie stratégique aux enjeux considérables. Sa capacité à résoudre des problèmes et à effectuer des calculs qu’aucun ordinateur classique existant ne peut – ou ne pourra jamais – effectuer, ouvre une pléthore de possibilités et de défis stratégiques.

Vulnérabilité aux attaques quantiques

Une grande attention a été portée au décryptage à l’aide d’ordinateurs quantiques. Les systèmes financiers mondiaux ainsi que de nombreux réseaux informatiques sont protégés par un système de chiffrement qui était autrefois considéré comme infaillible. Car en effet, il faudrait aux ordinateurs classiques de nombreuses années pour le casser. Mais un ordinateur quantique suffisamment puissant pourrait déchiffrer le code en quelques heures. Ainsi, des comptes bancaires, des dossiers médicaux et d’autres informations sensibles pourraient soudainement être exposés, provoquant d’innombrables dégâts.

Bien que l’arrivée des ordinateurs quantiques capables de casser la cryptographie ne soit pas prévue avant 5 à 10 ans, les acteurs malveillants enregistrent déjà les informations sensibles chiffrées afin d’être prêts à les décoder à l’avenir. Même en tenant compte de la blockchain, les adresses à clé publique et celles à clé réutilisée sont vulnérables aux attaques quantiques, ce qui soulève des inquiétudes concernant le bitcoin et les contrats sécurisés par la blockchain.

Ces mêmes technologies quantiques peuvent également constituer une solide structure de défense. Plusieurs organisations utilisent la technologie quantique, et plus particulièrement la distribution quantique des clés, pour créer des systèmes de chiffrement beaucoup plus difficiles à casser ou à atteindre.

Avantage stratégique des technologies quantiques

Cependant, si les entreprises doivent réellement tenir compte de l’impact positif et négatif des ordinateurs quantiques sur leurs systèmes de chiffrement et de communication, elles doivent également savoir qu’elles peuvent en tirer un avantage stratégique.

La technologie quantique peut changer la donne lorsqu’il s’agit de travailler avec d’énormes volumes de données comportant de nombreuses variables et évoluant rapidement dans le temps. Ceci peut concerner à la fois des projets « moonshot » comme la lutte contre le cancer ou le décodage du gène humain, mais aussi des problématiques quotidiennes telles que l’optimisation des routes maritimes ou l’équilibrage des portefeuilles d’actions personnelles.

A l’exemple du stockage de l’énergie : les ordinateurs quantiques sont particulièrement adaptés à la simulation de composés chimiques et pharmaceutiques. En effet, l’interaction chimique se fait au niveau de la physique quantique et, comme l’a souligné le lauréat du prix Nobel Richard Feynman il y a 40 ans, un système quantique est le meilleur choix pour simuler des phénomènes quantiques. Les supercalculateurs quantiques, et les logiciels qui les pilotent, peuvent notamment être utilisés pour mettre au point des batteries de qualité supérieure, plus efficaces, plus légères et de plus grande capacité.

Une « course aux armements quantiques » mondiale

Le machine learning (ML) est un autre exemple. Qu’il s’agisse d’améliorer l’IA conversationnelle, de résoudre des problèmes de repliement des protéines ou d’analyser des images et des vidéos, les pays qui développent des capacités de pointe en matière de ML bénéficient d’avantages stratégiques. L’informatique quantique ouvre de nouvelles perspectives pour le ML. Elles découlent de la capacité d’un ordinateur quantique à charger beaucoup plus d’informations que les ordinateurs classiques, à exécuter de nombreux calculs simultanément et à utiliser ces capacités pour découvrir des modèles de données inédits et significatifs.

La suite de cette tribune sur : La course à l’armement quantique ne se limite pas à casser des clés de chiffrement
Publié sur ZDNet le 14 octobre 2022 par Mike Rogers, ex-NSA et Nir Minerbi, Classiq

• Un capteur quantique de radiofréquences comme arme de guerre
  Des chercheurs de l’U.S. Army Research Laboratory sont parvenus à mettre au point un capteur quantique capable d’analyser finement le spectre des radiofréquences sur une plage allant jusqu’à 20 GHz. Un tel outil pourrait permettre de maintenir opérationnelles les communications face à des brouilleurs, ou bien d’écouter celles de l’ennemi.
  Publié sur Futura-Science par Louis Neveu le 14 février 2021

La superpuissance qui remportera la partie prendra peut-être définitivement le dessus.

La situation

Selon plusieurs spécialistes, la mise en service des radars aériens lors de la Seconde Guerre mondiale a donné aux Alliés un avantage plus décisif encore que la bombe atomique. Le succès de la technologie, aujourd’hui adoptée globalement, a poussé les États-Unis à tenter de reprendre un temps d’avance en se penchant davantage sur la furtivité.

Le pari fut gagnant: angles baroques ou peintures spéciales ont donné naissance à quelques fameux engins, tels le F-117 Nighthawk, le B-2 Spirit ou le F-22 Raptor, capables d’échapper à la plupart des ondes radar, donc rendus presque invisibles pour l’ennemi.

La Russie comme la Chine ont depuis construit leurs propres avions furtifs, généralement considérés comme moins avancés que leurs homologues américains. Pourtant, comme le relate la Technology Review du MIT, cet avantage stratégique majeur pourrait bientôt être perdu par les États-Unis, du fait d’une nouvelle course aux armes quantiques en mesure de bouleverser l’ordre géopolitique mondial.

Avance chinoise

En novembre 2018, la China Electronics Technology Group Corporation (CETC), plus grande compagnie d’électronique militaire du pays, dévoilait un prototype de radar supposément capable de détecter les appareils conçus pour être indétectables. De l’autre côté du Pacifique, le chercheur Jonathan Baugh travaille sur une solution similaire.

Le point commun entre les deux projets? La physique quantique. L’engin sur lequel planche le scientifique canadien génère des paires de photons liés par un état quantique similaire. Celles-ci sont scindées en deux, une moitié étant envoyée vers les cieux à scruter, l’autre restant du côté de la station d’émission.

Des capteurs ultra-sensibles analysent ensuite l’ensemble des photons qu’ils reçoivent en retour, toutes sources confondues. S’ils détectent dans la masse des particules ayant le même état quantique que celles restées sur place, c’est qu’un appareil a été détecté.

D’autres solutions sont activement explorées. Parmi elles, des réseaux de communication quantique a priori inviolables, reposant sur la distribution quantique de clé (QKD) ou sur la téléportation quantique.

La MIT Technology Review évoque également les domaines de la navigation et de la géolocalisation, avec des compas quantiques permettant d’échapper à tout brouillage éventuel des données satellitaires classiques.

L’article note surtout que si ces technologies n’en sont qu’à leurs premiers balbutiements, la Chine semble cette fois avoir pris une longueur d’avance sur les États-Unis, au point d’inquiéter ces derniers.

Au pays de Xi Jinping, les investissements sont massifs, des joint-ventures sont créées entre les entreprises de la tech et l’Armée populaire de libération, et le nombre de brevets déposés est déjà très largement supérieur à celui des autres puissances. C’est peut-être maintenant que se renverse l’ordre du monde.

Excellente chronique : La course aux armements quantiques va bouleverser la guerre
Publiée sur Korii. le 2 février 2020