Reconciliation algorithm and quantum key distribution methods adapted for the frequency domain
Algorithme de réconciliation et méthodes de distribution quantique de clés adaptées au domaine fréquentiel
Résumé
Despite being long regarded as merely an amusement for researchers, quantum cryptography has now been accepted has a viable solution for secure communications. In fact, the fundamental laws of quantum mechanics guarantee the unconditional security of the distributed secret keys.
We proposed a quantum key distribution system based on single-photons, exploiting genuine frequency-coded quantum states. This new coding technique removes the need for interferometric devices and therefore offers high intrinsic robustness. We implemented a system based on integrated off-the-shelf optical devices and validated the coding technique. We then investigated a system based on continuous variables, in which information is encoded in the amplitude and phase of coherent states. The proposed setup is based on frequency multiplexing of the information signal with a local oscillator.
The communication rates achievable by quantum key distribution systems are not only limited by technological constraints, but also by the efficiency of the reconciliation protocols. We developed an efficient reconciliation algorithm for continuous variables based on LDPC codes, which enables high-rate key distributions with continuous variable protocols.
We proposed a quantum key distribution system based on single-photons, exploiting genuine frequency-coded quantum states. This new coding technique removes the need for interferometric devices and therefore offers high intrinsic robustness. We implemented a system based on integrated off-the-shelf optical devices and validated the coding technique. We then investigated a system based on continuous variables, in which information is encoded in the amplitude and phase of coherent states. The proposed setup is based on frequency multiplexing of the information signal with a local oscillator.
The communication rates achievable by quantum key distribution systems are not only limited by technological constraints, but also by the efficiency of the reconciliation protocols. We developed an efficient reconciliation algorithm for continuous variables based on LDPC codes, which enables high-rate key distributions with continuous variable protocols.
Longtemps considérée comme une curiosité de laboratoire, la distribution quantique de clés s'est aujourd'hui imposée comme une solution viable de sécurisation des données. Les lois fondamentales de la physique quantique permettent en effet de garantir la sécurité inconditionnelle des clés secrètes distribuées.
Nous avons proposé un système de distribution quantique de clés par photons uniques exploitant un véritable codage en fréquence de l'information. Cette nouvelle méthode de codage permet de s'affranchir de dispositifs interférométriques et offre donc une grande robustesse. Un démonstrateur basé sur des composants optiques intégrés standard a été réalisé et a permis de valider expérimentalement le principe de codage. Nous avons ensuite étudié un système mettant en oeuvre un protocole de cryptographie quantique par « variables continues », codant l'information sur l'amplitude et la phase d'états cohérents. Le dispositif proposé est basé sur un multiplexage fréquentiel du signal porteur d'information et d'un oscillateur local.
Les débits atteints par les systèmes de distribution de clés ne sont pas uniquement limités par des contraintes technologiques, mais aussi par l'efficacité des protocoles de réconciliation utilisés. Nous avons proposé un algorithme de réconciliation de variables continues efficace, basé sur des codes LDPC et permettant d'envisager de réelles distributions de clés à haut débit avec les protocoles à variables continues.
Nous avons proposé un système de distribution quantique de clés par photons uniques exploitant un véritable codage en fréquence de l'information. Cette nouvelle méthode de codage permet de s'affranchir de dispositifs interférométriques et offre donc une grande robustesse. Un démonstrateur basé sur des composants optiques intégrés standard a été réalisé et a permis de valider expérimentalement le principe de codage. Nous avons ensuite étudié un système mettant en oeuvre un protocole de cryptographie quantique par « variables continues », codant l'information sur l'amplitude et la phase d'états cohérents. Le dispositif proposé est basé sur un multiplexage fréquentiel du signal porteur d'information et d'un oscillateur local.
Les débits atteints par les systèmes de distribution de clés ne sont pas uniquement limités par des contraintes technologiques, mais aussi par l'efficacité des protocoles de réconciliation utilisés. Nous avons proposé un algorithme de réconciliation de variables continues efficace, basé sur des codes LDPC et permettant d'envisager de réelles distributions de clés à haut débit avec les protocoles à variables continues.
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