Le but de tout système de cryptographie est l’échange sécuritaire d’informations entre 2 entités. (Tel qu’expliqué précédemment), les algorithmes usuels d’encryption utilisent des particularités de certaines opérations mathématiques qui rend le message qu’on désire envoyer difficile, mais pas impossible, à déchiffrer si on n'a pas la bonne clé. La cryptographie quantique permet de générer et transmettre des clés d’encryption de manière à ce que même un individu ayant une quantité infinie de puissance de " processing " ne puisse déchiffrer le message. Par contre, dans la cryptographie quantique standard, il y a encore possibilité d’écoute de la part d’une troisième entité. L’effet EPR peut nous permettre de développer un système de communication qui permet de transmettre des clés d’encryption de manière à rendre l’écoute par une troisième entité extrêmement difficile, ce qui permet d’en arriver à de très haut niveau de sécurité comparé aux systèmes actuels.
La figure 1 montre un montage qui pourrait permettre de fabriquer un système de communication qui utilise l’effet EPR.
Voyons un exemple de réalisation pratique d’un tel système.
Tout d’abord, on a besoin d’une source de photons EPR, comme par exemple un atome de calcium-40 excité dans l’état 61S0. Lorsque dans cet état, l’atome émettra une paire de photons corrélés de lumière verte (longueur d’onde de 5513 Angstroms) et de lumière mauve (longueur d’onde de 4227 Angstroms) dont l’émission sera séparée d’environ 5ns.
Ensuite, on désire envoyer une partie des photons (une couleur ou l’autre, la corrélation étant bi-directionnel, un ou l’autre des flux peut être envoyé à l’émetteur ou au récepteur) à l’émetteur et une partie au récepteur. Pour les besoins de la cause, on assumera que les photons verts sont envoyés au récepteur et les mauves à l’émetteur.
L’idée de base est la suivante : l’émetteur polarisera les photons qui lui arrivent en fonction de l’information qu’il désire envoyer (par exemple, on pourrait définir une polarisation verticale égale à un 0 et une polarisation horizontale égale à un 1.) Étant donné la corrélation, les photons qui arrivent au récepteur seront également polarisés ; le récepteur n’a donc qu’à mesurer la polarisation des impulsions de photons qui lui arrivent, et il peut ainsi décoder et reconstruire le signal original.
Sur le schéma, on voit d’abord que la lumière émanant de la source de photon EPR est filtrée par des lentilles qui ne laissent que passer la lumière verte ou mauve. La lumière verte est dirigée vers le récepteur alors que la lumière mauve se dirige vers l’émetteur. Cette dernière passe à travers un polariseur, qui laissera passer les photons polarisés de manière verticale et reflétera ceux polarisés horizontalement. Les photons sont ensuite détectés par des détecteurs. Lorsqu’un de ces détecteurs détecte de la lumière, une impulsion est envoyée au " driver " qui contrôle l’obturateur de Fabry-Perot. La lumière que laissera passer l’obturateur (qui lui ne polarise pas la lumière) sera polarisée horizontalement ou verticalement en fonction de la position A ou B de l’interrupteur.
Le paradoxe de l’effet EPR réside dans le fait qu’il n’y a aucun élément polariseur sur le chemin emprunté par la lumière verte, alors que la lumière qui émerge du Fabry-Perot est effectivement polarisée, et que sa polarisation dépend de la polarisation de la lumière mauve.
Pour moduler un signal (et ainsi utiliser le système dans un contexte de communication et/ou d’encryption), on n’a qu’a déplacer la position de l’interrupteur en fonction du signal, par exemple pour un signal numérique, on peut associer la position A à un niveau haut et la position B à un niveau bas.
De son côté, le récepteur utilisera un polariseur pour diviser les impulsions lumineuses qui lui arrivent, et ainsi pouvoir mesurer la polarisation de chaque impulsion à l’aide par exemple d’un détecteur sur chaque chemin que la lumière peut emprunter en fonction de sa polarisation. Chaque détecteur peut être connecté par exemple sur un ordinateur qui s’occupera de reconstruire le signal original et de faire tout autre processing nécessaire ou désiré par le récepteur.
Un tel système, combiné avec l’encryption quantique, constitue un systèmes excessivement fiable étant donné qu’il combine la sécurité de l’encryption quantique avec un système qui rend l’écoute par une tierce entité difficile puisque aucune information n’est communiqué entre l’interrupteur et le Fabry-Perot, seulement un signal électrique qui indique à l’obturateur quand s’ouvrir et quand se fermer.