DOSSIER
Communications quantiques
point de vue des autres composantes des technologies quantiques , comme la métrologie , les mémoires et les futurs protocoles de communication quantique émergeants mais aussi les questions humaines et sociales que le domaine peut susciter .
ENJEUX ET DÉFIS EN DEHORS DU LABORATOIRE Une expérience d ’ optique quantique , c ’ est d ’ abord une bonne dose d ’ optique non-linéaire pour la génération de paires de photons intriqués et beaucoup d ’ interférométrie pour les manipuler , et analyser correctement les observables choisies ( polarisation , énergie , temps d ’ émission , mode spatial ...). Nos laboratoires sont autant de bulles privilégiées , à l ’ abri desquelles de nouveaux protocoles dont sont issus la distribution quantique de clefs , la téléportation quantique d ’ état , etc ., ont pu émerger depuis une trentaine d ’ années . Toutefois , ces protocoles n ’ ont pas vocation à y rester confinés . Les chercheurs et les chercheuses ont également pour mission d ’ assurer le transfert technologique vers le monde réel . Pour cela , les dispositifs quantiques doivent aussi devenir compacts , résistants aux perturbations extérieures ( vibration , humidité , température ...), énergétiquement sobres , résilients , c ’ est-àdire capables d ’ autodiagnostiquer les défaillances et de redémarrer seuls . Sacré cahier des charges ! S ’ y ajoutent d ' autres contraintes fortes comme la gestion des flux d ’ information enregistrés et traités quasiment en temps réel ou les besoins de synchronisation et de stabilisation entre les dispositifs de mesure .
Figure 1 . Principe d ‘ une expérience de mesure de corrélations énergie-temps portées par des paires de photons intriqués . La réalisation sur table optique offre une souplesse permettant d ’ exploiter au mieux les composants d ’ optique traditionnelle et de mesurer les corrélations temporelles à l ’ aide d ’ un unique dispositif de datation . Les données recueillies donnent un histogramme des coïncidences duquel l ’ utilisateur reconstruit les statistiques permettant d ’ observer des corrélations quantiques . L ’ utilisation d ’ une paire d ’ interféromètres dit de “ Franson ” très fortement déséquilibrés (~ 50 cm ), donne naissance à trois pics de coïncidences , parmi lesquels seul le pic central porte la signature de l ’ intrication . Il faut donc définir une fenêtre temporelle d ’ analyse des coïncidences d ' une centaine de picosecondes qui établit la précision attendue pour la synchronisation des utilisateurs .
Prenons l ’ exemple d ’ une expérience de mesure d ’ intrication en énergie-temps . Sur table optique , il faut réunir un laser de pompe d ’ une grande longueur de cohérence , un cristal non linéaire et des analyseurs capables de mesurer les temps d ’ arrivée ou l ’ énergie de chaque photon de la paire . En pratique , les corrélations temporelles sont mesurées à l ’ aide d ’ un dispositif de datation ( time-digital-converter ) de haute
LE REGARD DE LA CRYPTANALYSE PAR ANTHONY MARTIN
La cryptanalyse est une part importante du développement des protocoles de distribution quantique de clefs de chiffrement . En pratique , les cryptanalystes vont décortiquer et étudier l ’ implémentation des systèmes d ’ échange de clefs quantiques afin de trouver des failles de sécurité en exploitant des imperfections de certains éléments des dispositifs , mais aussi à des manipulations malveillantes par le fournisseur d ’ équipement lui-même qui peut introduire des “ portes dérobées ”. À titre d ’ exemple les protocoles BB84 ou BB92 sont qualifiés de sûrs selon certaines hypothèses qui portent notamment sur le principe de fonctionnement des équipements utilisés . Une voie explorée par les scientifiques vise le développement de nouveaux protocoles dont la sécurité est indépendante des dispositifs ( DIQKD ), c ’ est à dire qu ’ elle ne nécessite aucune confiance dans les appareils utilisés . Le principe de la DIQKD repose sur des tests de non-localité quantique , tels que les inégalités de Bell , pour assurer la sécurité . En utilisant des corrélations quantiques qui ne peuvent pas être expliquées par des modèles locaux et déterministes , la DIQKD permet de détecter toute tentative d ' espionnage ou de manipulation par un tiers . Ainsi , la sécurité de la clef générée dépend uniquement des lois fondamentales de la mécanique quantique . La DIQKD offre ainsi une robustesse accrue face à des attaques sophistiquées et est considérée comme un pas important vers des communications quantiques ultra-sécurisées . Cependant , sa mise en œuvre hors des laboratoires pose encore des défis techniques importants , notamment en termes de taux de génération de clés et de tolérance aux pertes .
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