Mise en place expérimentale du protocole de cryptographie quantique BB84: Distribuer des clés quantiques
Year: 2024
Type: conference-paper
Abstract: Les protocoles de distribution quantique de clés (QKD) offrent une méthode fondamentalement sécurisée pour l’échange de clés de chiffrement, en s’appuyant sur les principes de la mécanique quantique. Parmi eux, le protocole BB84 est l’un des plus connus et des plus largement étudiés. Contrairement aux méthodes classiques de cryptographie, fondées sur la complexité algorithmique, la QKD permet à deux parties distantes de générer une clé secrète partagée tout en étant capables de détecter toute tentative d’interception.Dans ce projet, nous présentons l’implémentation expérimentale du protocole BB84 dans le cadre du développement d’un nouveau travail pratique destiné aux étudiants de deuxième année de l’Institut d’Optique Graduate School. L’objectif est de fournir une plateforme pédagogique robuste et concrète, permettant aux étudiants d’explorer les principes fondamentaux de la communication quantique.Notre dispositif repose sur une source de photons jumeaux (TPS), basée sur la conversion paramétrique spontanée dans un cristal non linéaire, produisant des paires de photons polarisés orthogonalement à une longueur d’onde de 1550,3 nm. Un photon est dirigé vers Alice, où il est préparé dans un état de polarisation défini via un modulateur électro-optique (EOM) contrôlé par une interface en C++ et une carte microcontrôleur. Le second photon est envoyé vers Bob, qui choisit aléatoirement une base de mesure grâce à un montage optique passif comprenant séparateurs de faisceaux et lames birefringentes.La détection est réalisée à l’aide de photodiodes à avalanche InGaAs (APD). Un corrélateur permet de mesurer les temps d’arrivée des photons et d’identifier les événements en coïncidence, condition nécessaire à la génération de la clé brute. Le corrélateur, contrôlé en Python, permet une acquisition automatisée des données avec une résolution temporelle de l’ordre de 13 ps. Chaque composant du montage (multiplexeurs WDM, séparateurs PBS, contrôleurs de polarisation...) a été testé individuellement avant d’être intégré au système global.Ce travail met en œuvre une plateforme modulaire et reproductible de distribution quantique de clé, à la fois adaptée à un usage pédagogique et ouverte à des explorations expérimentales plus avancées. Il offre aux étudiants une immersion concrète dans les technologies quantiques, et contribue à leur formation en optique quantique et en communication sécurisée.
Source: HAL
Institution: Laboratoire Charles Fabry
Language: French
Subfield: Artificial Intelligence
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7206976030