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.
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.
Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la cryptographie, et plus précisément de la cryptographie quantique. Le but est de concevoir un système permettant de transmettre simultanément une clé de cryptage et un signal horloge dans une même fibre optique (à la longueur d'onde des télécommunications soit 1550 nm) en essayant d'éviter les effets de la dispersion chromatique. En effet le signal représentant la clé de cryptage doit être réalisé sous forme d'impulsions fortement atténuées simulant des photons uniques et dans ces conditions il est nécessaire de disposer au niveau du détecteur d'un signal horloge donnant l'instant d'arrivée des impulsions. Nous fabriquons deux signaux de longueurs d'onde très proches (écart de 0,88 pm) grâce à un modulateur acousto-optique, chacune servant de porteuse à un des deux signaux. A la réception il est nécessaire de séparer ces deux longueurs d'ondes et pour cela un filtre basé sur un interféromètre de Fabry-Pérot a été conçu, réalisé, testé et mis en oeuvre au laboratoire. Puis nous avons aussi réalisé un photodétecteur basé sur une photodiode à avalanche, dont nous pouvons abaisser la température de fonctionnement jusqu'à environ 0C. Le système a été entièrement réalisé et nous avons pu montrer la faisabilité de cette technique. Des améliorations restent à apporter en particulier sur la stabilité du filtre optique et sur le fonctionnement du détecteur en mode comptage de photons.
La cryptographie quantique permet la distribution d’une cle de cryptage partagee entre deux interlocuteurs distants, tout en assurant la securite inconditionnelle de cette distribution grâce aux lois de la physique quantique et de la theorie de l’information. Nous avons realise un demonstrateur complet de cryptographie quantique, fonde sur un protocole pour lequel l’information est codee sur des variables continues de la lumiere, a savoir les quadratures du champ electromagnetique Le systeme est exclusivement constitue de composants standard de l’industrie des telecommunications, qui permettent a Alice de ge���nerer les etats coherents de la lumiere puis de les moduler, et a Bob de mesurer ces etats grâce a une detection homodyne fonctionnant en regime impulsionnel et limite par le bruit de photon. Nous avons par ailleurs developpe un logiciel complet de gestion de la distribution de cle, qui assure d’une part le bon fonctionnement de la transmission quantique et les retrocontroles necessaires pour la stabilite de celle-ci, et qui permet d’autre part l’extraction d’une cle secrete a partir des donnees partagees apres la transmission quantique. Le systeme a ete integre dans des boitiers rackables, afin d’effectuer une demonstration en vraie de grandeur dans le cadre d’un reseau de cryptographie quantique, mis en place sur des fibres installees dans la ville d Vienne (Autriche). Lors de cette demonstration, notre systeme a fonctionne en continu pendant 57 heures, a un taux moyen de 8kbit/s. Enfin, nous avons explore differentes possibilites d’amelioration du systeme, a travers un nouveau protocole de cryptologie et l’utilisation d’amplificateurs optiques.
La cryptographie quantique permet la distribution d'une clé de cryptage partagée entre deux interlocuteurs distants, tout en assurant la sécurité inconditionnelle de cette distribution grâce aux lois de la physique quantique et de la théorie de l'information. Nous avons réalisé un démonstrateur complet de cryptographie quantique, fondé sur un protocole pour lequel l'information est codée sur des variables continues de la lumière, à savoir les quadratures du champ électromagnétique. Le système est exclusivement constitué de composants standard de l'industrie des télécommunications, qui permettent à Alice de générer les états cohérents de la lumière puis de les moduler, et à Bob de mesurer ces états grâce à une détection homodyne fonctionnant en régime impulsionnel et limitée par le bruit de photon. Nous avons par ailleurs développé un logiciel complet de gestion de la distribution de clé, qui assure d'une part le bon fonctionnement de la transmission quantique et les rétrocontrôles nécessaires pour la stabilité de celle-ci, et qui permet d'autre part l'extraction d'une clé secrète à partir des données partagées après la transmission quantique. Le système a été intégré dans des boîtiers rackables, afin d'effectuer une démonstration en vraie grandeur dans le cadre d'un réseau de cryptographie quantique, mis en place sur des fibres installées dans la ville de Vienne (Autriche). Lors de cette démonstration, notre système a fonctionné en continu pendant 57 heures, à un taux moyen de 8 kbit/s. Enfin, nous avons exploré différentes possibilités d'amélioration du système, à travers un nouveau protocole de cryptographie et l'utilisation d'amplificateurs optiques.
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.
Le déploiement de réseaux de communication quantique représente un défi auquel cette thèse apporte des solutions originales. Deux dispositifs très performants sont construits uniquement autour de composants standards de l'optique intégrée et des télécommunications optiques. Le premier correspond à un schéma de synchronisation tout optique sur longue distance à très haute cadence et de précision inégalée pour la communication sécurisée par cryptographie quantique. Le montage expérimental repose sur une configuration de relais quantique mettant en œuvre deux sources indépendantes de paires de photons intriqués dont il faut synchroniser les temps d'émissions. L’idée principale s’appuie sur l’utilisation d’un unique laser télécom picoseconde cadencé à 2.5 GHz afin de générer l’horloge et de pouvoir la distribuer efficacement aux deux sources. Nous démontrons la synchronisation de notre lien relais pour une distance effective séparant les sources de plus de 100 km. Le second dispositif correspond quant à lui à la réalisation d'une expérience de compression à une longueur d'onde des télécommunications réalisée, pour la première fois, de manière entièrement guidée. La lumière comprimée étant une ressource fondamentale dans bon nombre de protocoles d'information quantique, la réalisation de systèmes expérimentaux facilement reconfigurables et compatibles avec les réseaux télécoms fibrés existants représente une étape cruciale en vue du déploiement de dispositifs de communication quantique en régime de variables continues. Enfin, un traitement quantique des effets de gigue temporelle dans les détecteurs de photons 0N/0FF est proposé. Malgré l'importance des systèmes de détection dans les technologies quantiques photoniques émergentes, aucune modélisation quantique de leurs effets de gigue temporelle n'avait été, à notre connaissance, développé jusqu'à présent.
Le déploiement de réseaux de communication quantique représente un défi auquel cette thèse apporte des solutions originales. Deux dispositifs très performants sont construits uniquement autour de composants standards de l'optique intégrée et des télécommunications optiques. Le premier correspond à un schéma de synchronisation tout optique sur longue distance à très haute cadence et de précision inégalée pour la communication sécurisée par cryptographie quantique. Le montage expérimental repose sur une configuration de relais quantique mettant en œuvre deux sources indépendantes de paires de photons intriqués dont il faut synchroniser les temps d'émissions. L’idée principale s’appuie sur l’utilisation d’un unique laser télécom picoseconde cadencé à 2.5 GHz afin de générer l’horloge et de pouvoir la distribuer efficacement aux deux sources. Nous démontrons la synchronisation de notre lien relais pour une distance effective séparant les sources de plus de 100 km. Le second dispositif correspond quant à lui à la réalisation d'une expérience de compression à une longueur d'onde des télécommunications réalisée, pour la première fois, de manière entièrement guidée. La lumière comprimée étant une ressource fondamentale dans bon nombre de protocoles d'information quantique, la réalisation de systèmes expérimentaux facilement reconfigurables et compatibles avec les réseaux télécoms fibrés existants représente une étape cruciale en vue du déploiement de dispositifs de communication quantique en régime de variables continues. Enfin, un traitement quantique des effets de gigue temporelle dans les détecteurs de photons 0N/0FF est proposé. Malgré l'importance des systèmes de détection dans les technologies quantiques photoniques émergentes, aucune modélisation quantique de leurs effets de gigue temporelle n'avait été, à notre connaissance, développé jusqu'à présent.