DIQKD

Distribution Quantique de clés avec des boites noires

Nicolas Sangouard, CEA

L’objectif du projet DIQKD est de réaliser le premier prototype de distribution quantique de clés dite « boite noire » avec des éléments d’optique.

Mots-clés : Physique et Informatique, Optique et information quantique, communications quantiques, cryptographie, distribution quantique de clés, intrication, tests de Bell

La distribution quantique de clés permet à deux utilisateurs partageant un canal quantique de générer une clé secrète. Cette clé peut être utilisée pour chiffrer leurs communications au moyen d’un algorithme simple de chiffrement symétrique. Dans ce cas, la sécurité du chiffrement est unique dans le sens où elle ne peut pas être atteinte avec des moyens classiques. Elle repose en particulier sur les principes de base de la théorie de l’information à condition qu’un petit nombre d’hypothèses bien identifiées soient satisfaites.

L’une d’elles considère que les appareils quantiques utilisés pour produire la clé — comme la source ou les détecteurs — se comportent exactement comme le protocole théorique l’envisage. Cette hypothèse est difficile à vérifier en pratique et les garanties de sécurité peuvent être compromises dans le cas où elle n’est pas parfaitement satisfaite, comme démontré récemment dans des expériences de « hacking ».  La distribution quantique de type « boite noire » (device-independent) est une solution prometteuse qui permet de garantir la sécurité même lorsque les appareils ne sont que partiellement caractérisés. Tandis que ce type de distribution de clés améliore qualitativement le niveau de sécurité, sa réalisation est exigeante en termes de ressources expérimentales et de compréhension théorique. Le projet DIQKD se consacre d’un côté au développement de nouvelles preuves de sécurité permettant une réduction de la contrainte sur l’efficacité de détection, une meilleure tolérance aux bruits et nécessitant un nombre d’expériences restreint. De l’autre, différentes utilisations des ressources expérimentales sont envisagées par des techniques automatisées et des analyses comparatives définissent le démonstrateur le plus simple à réaliser. Ce démonstrateur est implémenté dans une expérience


Défis

  • Il s’agit d’un côté d’obtenir une source et des méthodes de détection permettant de gagner le test de Bell avec un score substantiel avec une accumulation de statistique rapide.
  • De l’autre, le projet vise à développer des preuves de sécurités résistantes au bruit et aux pertes. C’est le résultat de ces efforts expérimentaux et théoriques qui doit mener à la conception du premier prototype photonique de distribution quantique de clés de type boite noire.

Tâches

  • WP1 : Réalisation d’un test de Bell photonique
  • WP2 : Construction du protocole
  • WP3 : Réalisation du prototype / Exploration de systèmes intégrés ou à longue portée

Le consortium