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Theses Year : 2006

Quantum key distribution device with coherent states at telecom wavelength

Dispositif de distribution quantique de clé avec des
états cohérents à longueur d'onde télécom

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Abstract

Quantum key distribution enables two distant interlocutors to share a secret key. Laws of quantum physics warrant the unconditonal security of the transmitted message. Continuous variables recently applied to the field of quantum information, enable new key distribution protocols that only require standard, off-the-shelves telecom components. These components yield to the high transmission rates of fiber optics communications. We build a complete quantum key distribution system that encodes the key in gaussian modulated amplitude and phase of coherent states of light. Our system is entirely made of fiber optics components, and works at a repetition rate of 1 MHz. We measured the secret information transmitted by this device and validated this rate by implementing quantum attacks that cover all the possible channel
perturbations.
We adapted error correction and privacy amplification algorithms that produce a secret key from experimental data. Then, we desgined a set of automated software that integrate both experiment control and error correction.
This work enabled us to transmit a secret key over a 25 km long fiber with a final key rate of 1 kb/s.
Our device will be integrated to a quantum key distribution network that involves several european systems.
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.
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Dates and versions

tel-00130680 , version 1 (13-02-2007)
tel-00130680 , version 2 (14-02-2007)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00130680 , version 2

Cite

Jérôme Lodewyck. Dispositif de distribution quantique de clé avec des
états cohérents à longueur d'onde télécom. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00130680v2⟩
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