La communication de données confidentielles par un canal de transmission classique (par exemple Internet) nécessite l'utilisation d'algorithmes de cryptographie classiques : algorithmes de chiffrement asymétrique tels que RSA, ou de chiffrement symétrique (Triple DES, AES). Dans le cas du chiffrement symétrique, les deux interlocuteurs doivent posséder a priori une clé secrète, c'est-à-dire qui ne soit connue que d'eux deux.
Se pose alors la question suivante : comment transmettre une clé de cryptage entre deux interlocuteurs (1) à distance, (2) à la demande, et (3) avec une sécurité démontrable ? Actuellement, la technique se rapprochant au mieux de ces trois critères est une transmission physiquement sécurisée, de type valise diplomatique.
La cryptographie quantique cherche à répondre à ces trois critères en transmettant de l'information entre les deux interlocuteurs en utilisant des objets quantiques, et en utilisant les lois de la physique quantique et de la théorie de l'information pour détecter tout espionnage de cette information. S'il n'y a pas eu espionnage, une clé parfaitement secrète peut être extraite de la transmission, et celle-ci peut être utilisée dans tout algorithme de chiffrement symétrique afin de transmettre un message.
Pourquoi utiliser le système de cryptographie quantique pour transmettre une clé, et non le message en lui-même ?
Pour deux raisons essentielles :
Les bits d'informations communiqués par les mécanismes de la cryptographie quantique ne peuvent être qu'aléatoires. Ceci ne convient pas pour un message, mais convient parfaitement bien à une clé secrète, qui doit être aléatoire.
Même si le mécanisme de la cryptographie quantique garantit que l'espionnage de la communication sera toujours détecté, il est possible que des bits d'informations entrent en possession de l'espion avant que celui-ci ne soit détecté. Ceci est inacceptable pour un message, mais sans importance pour une clé aléatoire qui peut être simplement jetée en cas d'interception.