Communications quantiques DOSSIER il est facile pour l ’ espion de distinguer entre les quatre états de base et de passer inaperçu ; et si elle est trop faible , il n ’ y aura pas assez d ’ information partagée entre Alice et Bob .
En pratique Alice peut moduler les valeurs moyennes des quadratures selon plusieurs manières , généralement appelés les modulations . Historiquement , la modulation de choix est la modulation Gaussienne où les valeurs moyennes des deux quadratures sont choisies selon une distribution Gaussienne . Néanmoins , inspirées des communications classiques , des modulations discrètes sont aussi considérées telles que les Phase Shift Keying ( PSK , modulation par changement de phase ), les Quadrature Amplitude Modulation ( QAM , modulation d ’ amplitude en quadrature ) ou encore des QAM avec mise en forme probabiliste ( Probabilistic Constellation Shaping , PCS ). D ’ une part , ces modulations sont les seules qui peuvent être effectivement réalisées avec des systèmes digitaux , mais , considérant que des PCS-QAM à haute densité sont très proches d ’ une modulation Gaussienne , des bons débits avec des modulations à faible densité permettrait aussi d ’ utiliser des équipements moins exigeants en termes de performances et de simplifier la correction d ’ erreurs . Le défi de ces modulations réside néanmoins dans les preuves de sécurité , qui sont encore un sujet actif de recherche . Le taux de génération de clé secrète dépend de plusieurs paramètres du système , en particulier de la variance de modulation d ’ Alice ( reliée au nombre moyen de photons par symbole ), de la transmittance du canal quantique , du bruit en excès , et de l ’ efficacité quantique et du bruit électronique du détecteur . Il dépend également de la modulation utilisée et du fait de considérer un nombre infini de symboles ( dit cas asymptotique ) ou , dans un cas plus réaliste , un nombre fini de symboles , ce qui nécessite l ’ application des termes correctifs [ 5 ].
TRAITEMENT NUMÉRIQUE DU SIGNAL POUR LA CV-QKD À HAUT DÉBIT Depuis 2015 , de nombreux efforts en CV-QKD ont eu pour objectif de transférer la complexité des systèmes de la partie optique vers des algorithmes de post-traitement . Le post-traitement , inspiré des méthodes des télécommunications classiques , permet d ’ augmenter le taux de répétition , réduire les interférences inter-symboles , et corriger une partie des erreurs physiques .
Une des techniques standard est maintenant d ’ utiliser un laser à onde continue ( Continuous Wave , CW ) et d ’ appliquer une mise en forme d ’ impulsions basée sur des filtres respectant le critère de Nyquist , et permet , en théorie , d ’ éliminer les interférences entre symboles . Un filtre de choix est le filtre cosinus surélevé ( Raised Cosine , RC ) ; en pratique , la plupart des systèmes implémentent ce filtre en utilisant un filtre racine de cosinus surélevé ( Root Raised Cosine , RRC ) en émission et un filtre adapté ( le même ) en réception .
Du fait de la séparation des lasers de génération du signal et pour l ’ oscillateur local , comme montré dans la figure 1 , des différences de fréquence et de phase existeront , et devront être corrigées . Des erreurs d ’ horloge peuvent aussi exister . Ces différentes notions sont regroupées sous le terme de synchronisation ( en temps , en fréquence et en phase ) et représentent un défi pour augmenter les taux de répétition et distances atteignables en CV-QKD . La méthode principalement adoptée aujourd ’ hui est d ’ utiliser des références classiques , appelées pilotes , multiplexées en fréquence ou en temps . Le défi majeur émerge alors d ’ un compromis : un bon rapport signal-à-bruit sur ces pilotes en réception permettra une bonne synchronisation mais requiert une bonne isolation de ces références par rapport au signal quantique , au risque sinon d ’ augmenter le bruit en excès . Des optimisations doivent alors être réalisées pour obtenir le meilleur débit de clé secrète . Les étapes du traitement numérique du signal nécessaires sont résumées dans la figure 3 .
DÉFIS DE LA DISTRIBUTION QUANTIQUE DE CLÉS À VARIABLES CONTINUES Malgré de larges avancées ces dernières années , le domaine de la QKD ne reste pas sans défis . Ces défis industriels , technologiques et scientifiques sont des sujets de recherche éminents à l ' heure actuelle et nous soulignons les plus importants ci-dessous .
Augmentation du débit de clé secrète et temps réel : pour atteindre un échange de message avec une sécurité inconditionnelle , il est nécessaire que la taille de la clé soit au moins supérieure à celle de la taille du message , impliquant ainsi que le débit de la génération de clé soit supérieur à celui du débit de
Figure 2 . Idée conceptuelle d ’ un protocole de QKD à variables continues où Alice et Bob utilisent une constellation de quatre états cohérents .
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