Alors que la technologie quantique s'intègre rapidement dans le monde réel, dans les usines, dans les centres de données et dans d'autres infrastructures critiques, elle redéfinit les attentes quant à la manière dont les réseaux sont construits, dont les données circulent et dont les problèmes sont résolus.——’
Parce que l'informatique quantique peut évaluer de nombreuses solutions possibles en parallèle, elle peut résoudre des problèmes de longue date que les systèmes classiques ont eu du mal à résoudre efficacement, tels que le routage complexe, la planification et l'optimisation des stocks.
Les progrès en matière de matériel quantique continuent de s'accélérer, avec une solution de réseau quantique d'IBM à l'horizon dans les prochaines années, et Fujitsu visant 2030 pour son propre système.
Mais ces progrès s'accompagnent aussi de risques : les mêmes avancées qui font des ordinateurs quantiques de puissants optimiseurs menacent les méthodes de chiffrement actuelles. En effet, d'ici 2029, les experts prévoient que les machines quantiques seront probablement capables de casser les systèmes de chiffrement à clé publique largement utilisés en quelques minutes. (Cette étape importante est surnommée le Jour Q, marquant le jour où la cryptographie actuelle ne sera plus considérée comme sûre.)’
Étant donné que les personnes mal intentionnées auront accès aux ordinateurs quantiques dans un avenir proche, les réseaux devront être capables de résister aux attaques classiques et quantiques.
Comprendre ce que la physique quantique peut faire — et comment elle transforme les réseaux et la sécurité — est essentiel pour construire une infrastructure adaptée à la physique quantique qui prenne en charge de nouvelles capacités sans mettre en danger les systèmes et les données.
Réseaux classiques et réseaux quantiques : quelles sont les différences ?
Pour comprendre la physique quantique et comment elle peut ouvrir de nouvelles perspectives, il est utile de la comparer aux réseaux classiques utilisés aujourd'hui.
Réseautage classique
Les réseaux classiques sont le monde que vous connaissez déjà et avec lequel vous interagissez quotidiennement : ils impliquent des commutateurs et des routeurs qui déplacent des données sur du cuivre et de la fibre, avec des protocoles conçus pour maintenir le trafic en mouvement, même lorsque le signal n'est pas parfait (un signal suffisamment bon est acceptable dans de nombreux cas). ’“” Tant que les applications reçoivent les informations dont elles ont besoin dans un délai acceptable, le réseau fonctionne correctement. Il n'est pas nécessaire de préserver l'état exact de chaque signal.’
Dans ces environnements, les données sont représentées sous forme de bits. Lorsque ces bits sont déformés ou perdus en raison de bruit ou d'une perte de signal, le problème est le plus souvent résolu par correction d'erreurs et/ou retransmission.
Réseaux quantiques
Les systèmes quantiques stockent et traitent des données dans des qubits encodés dans des états extrêmement délicats. De petites perturbations peuvent corrompre un réseau quantique, c'est pourquoi ses liaisons doivent viser une fidélité maximale (très haute qualité).
Cette exigence de qualité permet aux ordinateurs quantiques de relever des défis que les machines classiques ne peuvent pas. Ils exploitent les principes de la mécanique quantique pour aborder des problèmes complexes impliquant un grand nombre de variables et de contraintes contradictoires.’ Considérons la maintenance des machines : compte tenu des temps de réparation possibles, de la disponibilité des techniciens de réparation et des besoins en ressources, la planification de la maintenance de 80 machines peut créer trop de possibilités pour que les ordinateurs traditionnels puissent les évaluer dans un délai raisonnable.
Réalités de conception des réseaux quantiques
Le besoin de qubits de haute qualité et de chemins de transmission propres transforme rapidement les conversations sur les réseaux quantiques en discussions sur ce qui est nécessaire pour maintenir l'information quantique intacte d'un point à un autre du réseau. ’
Voici quelques exemples de ce dont auront besoin les réseaux quantiques.
Conception de liaisons à faibles pertes
La création d'un réseau physique permettant les interactions quantiques entre ordinateurs nécessite des liaisons présentant des pertes incroyablement faibles et des caractéristiques optiques de très haute qualité.
Répondre à ces exigences nécessite souvent des conceptions de fibres plus avancées que celles utilisées dans les réseaux de production typiques. Cela peut inclure des compositions de verre nouvelles ou spécialisées, ou des structures telles que la fibre à cœur creux, qui peuvent à la fois réduire les pertes et mieux préserver l'information quantique sur de longues distances.
Donner au trafic quantique sa propre voie
Pour garantir des performances prévisibles, le trafic des réseaux quantiques a besoin de son propre chemin. Pour ce faire, une option consiste à créer un réseau physique distinct pour le trafic quantique, de la même manière que vous pourriez dédier un réseau physique au trafic de sauvegarde ou de stockage.
Dans ce modèle, un serveur ou un système posséderait deux ports réseau :
- Un connecté au segment du réseau quantique
- L'un est connecté au réseau de production qui prend en charge les opérations quotidiennes.
Cette approche permet d'optimiser un réseau spécifiquement pour le trafic quantique sans avoir à repenser chaque partie du réseau de production existant.
Prolonger le chemin quantique
La mise en réseau quantique s'effectue entre bâtiments ou à travers une ville, mais elle se produit également à l'intérieur des systèmes quantiques eux-mêmes. Entre le monde extérieur et l'unité de traitement quantique (QPU) se trouve une pile de contrôle qui reçoit le trafic classique, gère les opérations quantiques et se connecte à la QPU via des câbles RF.
À l'intérieur de l'ordinateur quantique, ces liaisons RF pénètrent dans une pile de réfrigération (un cryostat) où la pression chute à un niveau proche du vide et les températures descendent en dessous de celles de l'espace.
De là, le signal sort du cryostat, traverse la pile de contrôle et rejoint les liaisons par fibre optique qui connectent les systèmes quantiques. Tout au long de ce processus, il faut concevoir des systèmes permettant de transporter l'information quantique de manière fiable. Cela nécessite câblage qui peut passer des conceptions RF standard fonctionnant à température ambiante aux conceptions hautement spécialisées fonctionnant à des températures et des pressions extrêmement basses.
Construire un réseau à l'épreuve des attaques quantiques
Les mêmes avancées qui permettront aux ordinateurs quantiques de s'attaquer aux problèmes d'optimisation mettent également en péril les méthodes de chiffrement classiques. Cela signifie que vous devez repenser la manière dont les réseaux sont connectés et dont le trafic est protégé bien avant le jour J.
Dans de nombreux environnements opérationnels, les équipements de réseau et de contrôle restent sur le terrain pendant une décennie, voire plus. Les appareils que vous’ Réinstaller le système maintenant permettra probablement de le rendre encore opérationnel lorsque les attaques quantiques se généraliseront, ce qui signifie que les décisions que vous prenez aujourd'hui pourraient avoir une incidence sur votre exposition aux risques de sécurité à l'avenir.
Pour aider les organisations à adopter des réseaux à sécurité quantique, l'Institut national des normes et de la technologie (NIST) a finalisé son premier ensemble de normes de cryptographie post-quantique Ces normes, qui devraient être adoptées en 2024, sont recommandées pour une large diffusion d'ici 2030. Elles visent à vous donner les moyens de protéger vos données et vos connexions lorsque des attaquants ont accès à de puissants ordinateurs quantiques.
Cryptographie post-quantique (PQC) est la prochaine génération de cryptage pour un monde quantique. Il s'agit de nouvelles familles d'algorithmes à clé publique conçues pour qu'un ordinateur quantique puissant puisse’ elles les cassent beaucoup plus rapidement qu'une machine classique. Cela rend les algorithmes résistants aux types d'attaques qui finiront par les compromettre aujourd'hui.’ s chiffres.
Passer à des réseaux résistants à l'informatique quantique implique de remplacer les systèmes de chiffrement à clé publique existants par des systèmes résistants à l'informatique quantique afin que votre réseau soit protégé contre les attaques classiques et quantiques. Au fil du temps, vous devrez comprendre où les chiffrements non sûrs contre l'informatique quantique sont utilisés (dans les VPN, les sessions TLS, les certificats d'appareils et les canaux de gestion, par exemple) et élaborer un plan pour migrer ces utilisations vers PQC conformément aux normes et directives émergentes.’
Ainsi, les données capturées et stockées aujourd'hui ne seront pas décryptées par les machines quantiques de demain.’’ Votre réseau peut continuer à protéger les systèmes et les informations à mesure que l'informatique quantique se développe.
Préparer les réseaux à un avenir quantique
Les réseaux quantiques ouvrent de nouvelles façons de déplacer, de sécuriser et d'utiliser les informations afin que les organisations puissent se connecter à ce qui est possible.’ Les équipes qui commencent dès maintenant à explorer les réseaux quantiques et la sécurité quantique seront bien parties pour connecter les futurs systèmes quantiques et protéger les données à longue durée de vie au cours des prochaines décennies.
Belden évalue activement les nouvelles capacités quantiques et la manière dont elles affecteront les réseaux et les systèmes déjà en service.’ Nous collaborons avec des plateformes d'échange quantique du monde entier et avec d'autres organisations compétentes, tout en menant des initiatives internes pour sensibiliser nos équipes et nos clients à ce que signifie construire une infrastructure quantique prête et sûre.’
En combinant ce travail avec nos solutions de connexion complètes, nous sommes prêts à aider nos clients à construire des réseaux capables d'évoluer à mesure que les technologies quantiques s'intègrent dans les opérations quotidiennes.’
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