De la recherche fondamentale au partenariat industriel

Cryptographie quantique

Cryptographie Quantique

Contexte et Problématique

Les travaux de recherche effectuées s'inscrivent dans le domaine de la sécurisation de l'information dans les réseaux de télécommunication optiques par le biais de nouvelles méthodes de codage par optique quantique. Le développement important des
télécommunications par voie optique (transmission de données, commerce électronique, explosion d'Internet, etc.) s'est accompagné d'un forte demande en matière de protection de l'information. Si l'utilisation de clés secrètes (code DES) pour chiffrer les données transmises s'avère une méthode très répandue, elle nécessite la distribution entre les différents correspondants des clés secrètes utilisées pour le chiffrement de l'information. Les méthodes classiques de distribution de clés utilisant des algorithmes mathématiques présentent certaines failles qui ne permettent pas d'assurer au niveau théorique l'inviolabilité des clés transmises. La distribution quantique de clés (cryptage quantique) permet d'assurer en théorie la confidentialité absolue des clés transmises car le niveau de
confidentialité est garanti par un principe physique : le principe L'incertitude d'Heisenberg. Les premières méthodes étudiées dans un certain nombre de laboratoires dont Los
Alamos National Laboratory (USA), les Laboratoires de Malvern et de British Telecom (GB), l'Université de Genève (CH) proposaient, pour coder les bits d'information, l'utilisation de la
polarisation des photons ou de la phase relative entre deux photons séparés temporellement. Au niveau national, aucune étude n'avait été proposée afin de couvrir ce thème de recherche. Nos objectifs, sur cette première période, visaient d'une part l'acquisition des
compétences nécessaires afin de suivre l'évolution de ce domaine sensible lié aux problèmes de sécurité, et d'autre part à développer une méthode originale permettant de repousser les limites rencontrées, au niveau de la stabilité et la durée de transmission, par les équipes de recherches internationales et ainsi de s'imposer comme un acteur reconnu sur le plan
international en étant à l'origine de plusieurs premières.

Responsable

  • Jean-Marc MEROLLA

Résultats récents

Méthode de synchronisation longue distance : la technique de codage s’appuie sur un principe d’interférence à un photon dans le domaine spectral entre bandes latérales de modulation générées à l’émetteur et au récepteur. Il est nécessaire que les signaux électriques générant les bandes de modulation soient synchronisés en phase et puisse corriger les fluctuation de phase induites par la propagation du signal optique. Afin de s’affranchir de cette difficulté une nouvelle architecture permettant l’utilisation d’un signal de longueur d'onde différente se propageant simultanément avec le signal quantique a été proposée.

- la mise en oeuvre d’une nouvelle technique de codage permettant de s’affranchir des imperfections des sources utilisées : L’imperfection de ces sources, c’est-à-dire leur capacité à générer plus d’un photon à la fois, représente une faille au niveau de la
confidentialité des clés transmises. Ainsi, la distance réelle pour laquelle la confidentialité est assurée ne dépasse pas une dizaine de kilomètre. La présence de la référence interdit à l’espion tout écoute passive même lorsque les bandes latérales contiennent plus d’un photon. En effet, le correspond légitime s’attend à détecter continument le signal de référence, ce qui oblige l’espion à renvoyer un signal de référence quelque soit le résultat de sa mesure. Si la mesure est erronée, il provoquera des erreurs qui permettront sa détection.

- Transmission quantique de clés de cryptage en milieu aérien par modulation directe : Une architecture du système adaptée aux transmissions aériennes a été mise en place s’inspirant des travaux précédemment menés au sein du laboratoire. Le codage est réalisé parl’introduction d’un déphasage relatif entre les signaux modulant l’émetteur et le récepteur.
Une des originalités du dispositif est de tirer avantage du couplage amplitude-phase dans les lasers à semi-conducteurs en modulant directement la diode en émission permettant une
intégration importante du système.

Architecture du système de transmission longue distance

Architecture du système de transmission longue distance

Spectre du signal optique transmis

Spectre du signal optique transmis

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