QKD-GEO, pour quantum key distribution (distribution quantique de clés) en orbite géostationnaire. Si le sigle n’est guère attrayant, la technologie sous-jacente l’est bien davantage pour l’avenir des télécommunications. Il s’agit d’envoyer à 36000 km d’altitude une charge utile pour démontrer la réception par une station-sol de photons uniques polarisés. L’objectif est de sécuriser la transmission au point de la rendre inviolable.
La mission qui porte ce nom a été dévoilée ce 21 janvier, après une phase de conception qui a duré quatre mois. L’initiative revient au Secrétariat d’état espagnol aux télécommunications et aux infrastructures numériques. Le financement est réalisé au travers d’un fonds européen et le budget s’élève à 103,5 millions d’euros pour un projet qui s’étalera sur 24 mois.
La distribution quantique de clés, émergente en cryptographe, repose sur les propriétés de la physique quantique. Dans le cas présent, la clé de chiffrement, produite par un générateur de nombres aléatoires, est encodée dans la polarisation du photon.
Une première à 36000 km d'altitude
On ne peut pas cloner cette information, selon les lois de la physique quantique. Et toute interception du photon correspond à mesurer son état, et donc à lui faire perdre ses propriétés quantiques. S’ensuit une erreur inévitable, qui est décelable.
Le projet QKD-GEO est une première selon le communiqué officiel, au moins dans le domaine civil. Responsable du projet QKD-GEO pour Thales Alenia Space, qui développera la charge utile, Angel Alvaro mentionne le projet chinois Micius.
« Mais leur satellite est en orbite basse, à 500 km d’altitude, alors que le nôtre sera à 36000 km, une orbite géostationnaire qui évite la mise en place d’un système de suivi de signal satellite, compare-t-il. Mais l’atténuation du signal est proportionnelle au carré de la distance et ce sont des photons uniques. »
Certes, l’espace libre reste plus favorable à la propagation de ces photons uniques, vite absorbés par une fibre optique. Mais il reste à franchir l’atmosphère et ses turbulences, qui posent également des difficultés aux actuels démonstrateurs de liaison optique air-sol.
« Le problème est de même nature, explique Angel Alvaro. Les turbulences seront compensées par de l’optique adaptative, conçue par l’institut d’astrophysique des Canaries. L’Onera contribuera à la modélisation de l’atmosphère et à la révision de l’optique adaptative. »
« Mais c’est un signal très faible, poursuit-il, car ce sont des photons uniques envoyés depuis 36000 km d’altitude. On doit donc compenser tous les autres effets pouvant nuire à ce signal à l’aide d’un très bon système optique, d’une très bonne électronique, etc. »
Une satellite dimensionné pour 100 stations-sol
La première station-sol sera déployée à l’observatoire astronomique de Palma. « L’idée est de profiter des meilleures conditions possibles, indique Angel Alvaro. Deux autres stations suivront. »
La charge utile devrait s’envoler dans le courant du premier semestre 2028. Elle comprendra entre autre un télescope, un pointeur laser, la source de photons uniques conçue par l’espagnol Tecnobit, ainsi qu’un générateur de nombre aléatoires. « Celui-ci exploitera une source entropique basée sur le principe d’émission spontanée de photons, détaille Angel Alvaro. C’est une autre innovation car son débit sera autour d’un gigabit par seconde, au lieu de quelques kilobits par seconde. »
Le projet QKD-GEO ne s’arrêtera pas au stade de la preuve de concept. « La plateforme satellite sera dimensionnée pour 100 stations-sol, qui se mettront en place dès que le système fonctionnera », souligne Angel Alvaro. L’ambition est lancer aussitôt un service commercial de sécurisation des communications de bout en bout. C’est la raison pour laquelle deux banques participent au projet, de même que l’opérateur satellite Hispasat.
