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Cryptage quantique à bande latérale unique et méthode d'autocompensation longue distance par multiplexage en longueur d'onde

Alexandre Soujaeff

Published Jan 1, 2003• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Nous avons developpe un systeme de transmission de cle de cryptage operationnel sur un reseau fibre a 1550nm, reposant sur un codage en phase de bande laterale unique de modulation. La securite du systeme depend du protocole d'echange ainsi que des parametres experimentaux du systeme. Pour un ensemble donne de ces parametres, nous avons calcule la distance maximale de transmission de la cle. Un systeme de comptage de photon a 1550nm constitue d'une photodiode a avalanche operee en mode Geiger a ete concu et caracterisee pour notre application. Le systeme de transmission de cle a ete etudie theoriquement et experimentalement. La transmission du signal sur une fibre optique entraine des fluctuations aleatoires de la visibilite au niveau du recepteur. Un systeme d'asservissement permettant de s'en affranchir et de synchroniser temporellement emetteur et recepteur a ete concu. Une transmission de cle a ete realisee sur une distance de 40km en laboratoire.

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Contribution à l’étude et la réalisation de systèmes de transmissions optiques sécurisées

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Les travaux de cette these s'inscrivent dans le cadre de la cryptographie, et plus precisement de la cryptographie quantique. Le but est de concevoir un systeme permettant de transmettre simultanement une cle de cryptage et un signal horloge dans une meme fibre optique (a la longueur d'onde des telecommunications soit 1550 nm) en essayant d'eviter les effets de la dispersion chromatique. En effet le signal representant la cle de cryptage doit etre realise sous forme d'impulsions fortement attenuees simulant des photons uniques et dans ces conditions il est necessaire de disposer au niveau du detecteur d'un signal horloge donnant l'instant d'arrivee des impulsions. Nous fabriquons deux signaux de longueurs d'onde tres proches (ecart de 0,88 pm) grâce a un modulateur acousto-optique, chacune servant de porteuse a un des deux signaux. A la reception il est necessaire de separer ces deux longueurs d'ondes et pour cela un filtre base sur un interferometre de Fabry-Perot a ete concu, realise, teste et mis en oeuvre au laboratoire. Puis nous avons aussi realise un photodetecteur base sur une photodiode a avalanche, dont nous pouvons abaisser la temperature de fonctionnement jusqu'a environ 0°C. Le systeme a ete entierement realise et nous avons pu montrer la faisabilite de cette technique. Des ameliorations restent a apporter en particulier sur la stabilite du filtre optique et sur le fonctionnement du detecteur en mode comptage de photons.

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•Jan 1, 2007•0 citations

Cryptographie quantique par codage en phase de bandes laterales de modulation

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La cryptographie quantique ou distribution quantique de cles exploite les proprietes fondamentales des systemes quantiques afin d'assurer le partage de cles secretes composees d'une suite aleatoire de bits. La technique nouvelle de transmission proposee s'appuie sur une modulation de phase de la lumiere generee par deux modulateurs de phase representant l'emetteur et le recepteur. La modulation cree une bande laterale (en frequence) comportant statistiquement 0. 1 photon. La cle de cryptage est transmise en appliquant une variation de phase aleatoire entre les signaux de modulation electriques qui pilotent les modulateurs. Les avantages d'une telle technique sont de pouvoir obtenir un systeme optique fibre insensible a la polarisation et une meilleure stabilite que les systemes developpes precedemment. La faisabilite de cette technique a pu etre demontree et verifiee experimentalement grace a la mise au point d'un systeme de comptage de photons fonctionnant dans la fenetre de 1550nm. Le premier chapitre est consacre aux techniques de la cryptographie classique et determine les objectifs de la cryptographie quantique. Le second chapitre aborde les principes fondamentaux de la mesure et de la theorie de l'information quantique qui constituent la base des systemes de distribution de cles de cryptage. Nous presentons, au troisieme chapitre, les principaux protocoles et systemes optiques de distribution existants. Finalement, dans un quatrieme chapitre, nous decrivons le systeme de distribution de cles de cryptage par modulation de phase a un photon ainsi que les resultats experimentaux obtenus.

•Jan 1, 1999•0 citations

Mise en oeuvre et évaluation de dispositifs de cryptographie quantique à longueur d'onde télécom

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La distribution quantique de clé permet la transmission d'une clé de cryptage secrète entre deux interlocuteurs distants. Les lois de la physique quantique garantissent la sécurité inconditionnelle du transfert. L'utilisation de variables continues dans le domaine de l'information quantique, récemment apparue, permet de concevoir des systèmes de distribution quantique de clé qui ne nécessitent que des composants standards de l'industrie des télécommunications. Ces composants ouvrent la voie vers les hauts débits caractéristiques des liaisons en fibres optiques. Nous avons réalisé un système complet de distribution quantique de clé qui utilise l'amplitude et la phase d'états cohérents pulsés de la lumière modulées selon une distribution gaussienne. Notre système est exclusivement réalisé avec des fibres optiques, et atteint un taux de répétition de 1 MHz. Nous avons caractérisé l'information secrète transmise par ce dispositif. Nous avons validé cette caractérisation en réalisant des attaques quantiques originales qui couvrent l'ensemble des perturbations qui peuvent être envisagées sur la transmission. Nous avons ensuite adapté des algorithmes de correction d'erreur et d'amplification de secret qui produisent une clé secrète à partir des données expérimentales. Enfin, nous avons conçu un ensemble logiciel autonome qui intègre la gestion de l'expérience aux algorithmes de correction d'erreur. Ces travaux nous ont permis de distribuer une clé secrète sur une fibre de 25 km avec un taux finalde 1 kb/s. Le système que nous avons réalisé sera intégré dans un réseau de distribution quantique de clé faisant intervenir plusieurs collaborateurs européens.

•Dec 13, 2006•0 citations

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•Jan 1, 2000•0 citations
Nous avons developpe un systeme de transmission de cle de cryptage operationnel sur un reseau fibre a 1550nm, reposant sur un codage en phase de bande laterale unique de modulation. La securite du systeme depend du protocole d'echange ainsi que des parametres experimentaux du systeme. Pour un ensemble donne de ces parametres, nous avons calcule la distance maximale de transmission de la cle. Un systeme de comptage de photon a 1550nm constitue d'une photodiode a avalanche operee en mode Geiger a ete concu et caracterisee pour notre application. Le systeme de transmission de cle a ete etudie theoriquement et experimentalement. La transmission du signal sur une fibre optique entraine des fluctuations aleatoires de la visibilite au niveau du recepteur. Un systeme d'asservissement permettant de s'en affranchir et de synchroniser temporellement emetteur et recepteur a ete concu. Une transmission de cle a ete realisee sur une distance de 40km en laboratoire.
Les travaux de cette these s'inscrivent dans le cadre de la cryptographie, et plus precisement de la cryptographie quantique. Le but est de concevoir un systeme permettant de transmettre simultanement une cle de cryptage et un signal horloge dans une meme fibre optique (a la longueur d'onde des telecommunications soit 1550 nm) en essayant d'eviter les effets de la dispersion chromatique. En effet le signal representant la cle de cryptage doit etre realise sous forme d'impulsions fortement attenuees simulant des photons uniques et dans ces conditions il est necessaire de disposer au niveau du detecteur d'un signal horloge donnant l'instant d'arrivee des impulsions. Nous fabriquons deux signaux de longueurs d'onde tres proches (ecart de 0,88 pm) grâce a un modulateur acousto-optique, chacune servant de porteuse a un des deux signaux. A la reception il est necessaire de separer ces deux longueurs d'ondes et pour cela un filtre base sur un interferometre de Fabry-Perot a ete concu, realise, teste et mis en oeuvre au laboratoire. Puis nous avons aussi realise un photodetecteur base sur une photodiode a avalanche, dont nous pouvons abaisser la temperature de fonctionnement jusqu'a environ 0°C. Le systeme a ete entierement realise et nous avons pu montrer la faisabilite de cette technique. Des ameliorations restent a apporter en particulier sur la stabilite du filtre optique et sur le fonctionnement du detecteur en mode comptage de photons.
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