Contribution à l'étude et à la réalisation d'un système de distribution quantique de clef par codage en phase - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2007

Contribution à l'étude et à la réalisation d'un système de distribution quantique de clef par codage en phase

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Abstract

The security of communication systems is based on key cryptography techniques. Communications on a protected channel impose the exchange of a key between Alice and Bob. Eve, a third actor in the scene tries to obtain this key without making her presence notorious to the others. The quantum security results from the impossibility to Eve to duplicate successfully signals or to extract a significant part of them without giving evidence of her intervention. Since her intervention introduces important changes in the error rate of the signals received by Bob. These errors result from incompatible observations of the same quantum object, as well as phase measurements of a single photon coded on two different basis. A weak rate of error guarantees confidentiality of the key. The protocol BB84 authorizes the elaboration and the exchange of key between Alice and Bob, it requires four quantum states forming two basis, called A1 and A2 containing two symbols, named 0 and 1, each. The A1 and A2 bases are conjugated. This thesis presents for consideration a research and an experimental realization of a quantum key distribution system using the protocol BB84 by coding in phase on a single photon at l = 1,5 µm. The generation of this single photon is assured by an ILM laser. The optical pulses are strongly attenuated. The QPSK modulation satisfies independent choices of base and symbol assured by dual-electrode Mach-Zehnder modulators. Three coherent detection schemes are proposed and compared. The successive modifications to our system take to propose a one optical way quantum key distribution scheme by DQPSK coding.
La sécurisation des systèmes de communication passe par des techniques de cryptographie à clef. Les communications, sur un canal non protégé, imposent l'échange d'une clef entre Alice et Bob qui sont avec Eve, tentant d'obtenir cette clef à leur insu, les acteurs incontournables de tout scénario cryptographique. La sécurité quantique résulte de l'impossibilité pour Eve de dupliquer les signaux reçus ou d'en distraire une partie significative sans signer son intervention par une modification importante du taux d'erreur des signaux reçus par Bob. Les erreurs résultent d'observations incompatibles d'un même objet quantique, comme la mesure de la phase d'un photon unique sur deux bases différentes. Un faible taux d'erreur garantit la confidentialité de la clef. Le protocole BB84 autorise l'élaboration et l'échange de clef entre Alice et Bob. Il nécessite quatre états quantiques constituant deux bases, notées A1 et A2 contenant chacune deux symboles notés 0 et 1. Les bases A1 et A2 sont dites conjuguées. Cette thèse propose une étude et une réalisation expérimentale d'un système de distribution quantique de clef utilisant le protocole BB84 par codage en phase sur un photon unique (l = 1,5µm). La génération des photons uniques est assurée par un laser de type ILM dont les impulsions optiques sont fortement atténuées. La modulation QPSK satisfaisant à des choix de base et de symbole indépendants est assurée par l'utilisation de modulateurs Mach-Zehnder à deux électrodes. Trois systèmes de détection cohérente sont proposés et comparés. Les évolutions successives de notre système nous amènent à proposer aujourd'hui un système de cryptographie quantique à une voie optique par codage DQPSK.
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Dates and versions

pastel-00003416 , version 1 (30-06-2008)

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  • HAL Id : pastel-00003416 , version 1

Cite

Sébastien Agnolini. Contribution à l'étude et à la réalisation d'un système de distribution quantique de clef par codage en phase. domain_other. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00003416⟩
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