Cryptographie quantique en sécurisation des réseaux. Situation et perspectives

1 - Principes et contexte

• 1.1 - « qubit »
• 1.2 - Protocole BB84
  Figure 1 - Schéma d'un échange de clé secrète Figure 2 - Étapes de réconciliation des bases, correction d'erreurs et amplification confidentialité pour un protocole de distribution quantique de clé
• 1.3 - Intérêt de la distribution quantique de clé
  Figure 3 - Années de factorisation d'une clé de x bits, suivant le concours RSA Figure 4 - Classement des protocoles actuels de sécurisation Figure 5 - Sécurisation d'une connexion PtP Figure 6 - Mise en place d'un réseau de distribution quantique de clés

2 - Mise en œuvre, état de l'art

• 2.1 - Protocole BB84
  Figure 7 - Processus d'émission d'un photon unique Figure 8 - Dépôt de diamant CVD sur le bout d'une fibre optique Figure 9 - Deux structures types développées au LPN-CNRS (crédit photo LPN-CNRS) Figure 10 - Structure en « entonnoir » avec boîte quantique au fond de la pyramide à géométrie calculée Figure 11 - Source de photons uniques pompés électriquement Figure 12 - Interféromètre de Mach Zender Figure 13 - Codage en « Time-bin » d'une impulsion optique Tableau 1
• 2.2 - Nouveau codage, le « Time-bin »
• 2.3 - Nouveaux protocoles discrets
  Figure 14 - Protocole « COW » Figure 15 - Protocole « differential phase shift »
• 2.4 - Nouveau protocole à variables continues
  Figure 16 - Champ électromagnétique dans la représentation x et p
• 2.5 - Importance des détecteurs
  Figure 17 - Photodiode à avalanche pour la détection de photons uniques dans les longueurs d'onde des télécommunications Figure 18 - Principe de fonctionnement d'un détecteur de photons uniques à base de supraconducteurs Figure 19 - Méandre de détecteurs de photons uniques supraconducteurs (Source Scontel) Tableau 2
• 2.6 - Démonstrations expérimentales
  Figure 20 - Taux de bits secrets par seconde en fonction de la distance (réelle ou simulée) obtenue en laboratoire au 1er juin 2007 Figure 21 - Domaine d'application de chaque combinaison source/protocole en fonction des preuves de sécurité, mais aussi en tenant compte de considérations de simplicité de mise en œuvre
• 2.7 - Hiérarchisation des protocoles

3 - Évolution future

• 3.1 - Sources de photons uniques télécoms
  Figure 22 - Boîtes quantiques localisées de InAs sur de l'InP
• 3.2 - Problèmes d'ingénierie
• 3.3 - Évolution des communications quantiques. Les relais quantiques
  Figure 23 - Cascade radiative du bi-exciton permettant la création d'états intriqués

4 - Conclusion

5 - Sources bibliographiques

6 - Organismes et sociétés