Blog

Jun 03, 2023

Chiffrement impénétrable pour la communication des données : les chercheurs retirent la distribution de clés quantiques du laboratoire

Par The Optical Society, 18 juin 2021 Un essai sur le terrain montre qu'un système QKD simple fonctionne avec le réseau de télécommunication existant en Italie. Dans une nouvelle étude, les chercheurs démontrent un système automatisé et facile à utiliser

Par The Optical Society18 juin 2021

Un essai sur le terrain montre que le système QKD simple fonctionne avec le réseau de télécommunication existant en Italie.

Dans une nouvelle étude, les chercheurs démontrent un système de distribution de clés quantiques (QKD) automatisé et facile à utiliser utilisant le réseau de fibre optique dans la ville de Padoue, en Italie. Le test sur le terrain représente une étape importante vers la mise en œuvre de cette technologie de communication quantique hautement sécurisée en utilisant le type de réseaux de communication déjà en place dans de nombreuses régions du monde.

QKD offre un cryptage impénétrable pour la communication de données car il utilise les propriétés quantiques de la lumière pour générer des clés aléatoires sécurisées pour crypter et déchiffrer les données.

"QKD peut être utile dans n'importe quelle situation où la sécurité est primordiale car il offre une sécurité inconditionnelle pour le processus d'échange de clés", a déclaré Marco Avesani de l'Università degli Studi di Padova en Italie, co-premier auteur de la nouvelle étude avec Luca Calderaro et Giulio Foletto. . "Il peut être utilisé pour crypter et authentifier des données de santé envoyées entre hôpitaux ou des transferts d'argent entre banques, par exemple."

Les chercheurs ont démontré un nouveau système QKD simple sur un réseau de fibre optique à Padoue, en Italie. Une carte du centre-ville [©2021 Google] montre que l'émetteur était placé au Centre TIC de l'UniPD tandis que le récepteur était situé dans le Département de Mathématiques. L'émetteur et le récepteur étaient reliés par 3,4 km de fibres déployées. Crédit : QuantumFuture Group, Università degli Studi di Padova

"Les systèmes QKD nécessitent généralement un système de stabilisation complexe et du matériel de synchronisation dédié supplémentaire", a déclaré Avesani. « Nous avons développé un système QKD complet qui peut être

directement interfacé avec les équipements de télécommunications standards et ne nécessite pas de matériel supplémentaire pour la synchronisation. Le système s’intègre facilement dans les boîtiers rack que l’on trouve couramment dans les salles de serveurs.

Pour produire les états quantiques requis par QKD, les chercheurs ont développé un nouveau codeur permettant de manipuler la polarisation de photons uniques. L'encodeur, que les chercheurs appellent iPOGNAC, fournit une référence de polarisation fixe et stable qui ne nécessite pas de réétalonnage fréquent. Cette fonctionnalité est également avantageuse pour les communications quantiques en espace libre et par satellite, où les recalibrages sont difficiles à effectuer.

"Grâce à la technologie que nous avons développée, la source était prête à produire des états quantiques lorsque nous avons déplacé notre système du laboratoire vers le lieu de l'essai sur le terrain", a déclaré Calderaro. "Nous n'avons pas eu à effectuer la procédure d'alignement lente et souvent sujette aux pannes requise pour la plupart des systèmes QKD."

L'ensemble du transmetteur du nouveau système QKD s'insère dans un boîtier rack de 19 pouces, que l'on trouve couramment dans les salles de serveurs. Crédit : Luca Calderaro, Università degli Studi di Padova

Les chercheurs ont également développé un nouvel algorithme de synchronisation, qu'ils appellent Qubit4Sync, pour synchroniser les machines des deux utilisateurs de QKD. Plutôt que d'utiliser du matériel supplémentaire dédié et un canal de fréquence supplémentaire pour la synchronisation, le nouveau système utilise un logiciel et les mêmes signaux optiques que ceux utilisés pour QKD. Cela rend le système plus petit, moins cher et plus facile à intégrer dans un réseau optique existant.

Pour tester le nouveau système, les chercheurs ont amené leurs deux terminaux QKD dans deux bâtiments universitaires distants d'environ 3,4 km dans différentes sections de Padoue. Ils ont connecté les systèmes à deux fibres optiques souterraines qui font partie du réseau de communication de l'université. Ces fibres supportaient le canal quantique transportant les qubits et le canal classique nécessaire au transfert des informations auxiliaires.

"L'essai sur le terrain a été un succès", a déclaré Foletto. « Nous avons montré que notre système simple peut produire des clés secrètes à des vitesses de plusieurs kilobits par seconde et qu'il fonctionne en dehors du laboratoire avec peu d'intervention humaine. C’était également facile et rapide à installer.

Lors d'une démonstration publique, les chercheurs ont utilisé leur configuration pour permettre un appel vidéo sécurisé quantique entre le recteur de l'Université de Padoue et le directeur du département de mathématiques. Les chercheurs notent que les performances du système sont comparables à celles d'autres systèmes QKD commerciaux en termes de taux de génération de clés secrètes, tout en comportant moins de composants et en étant plus facile à intégrer dans un réseau de fibre existant.