Thèse soutenue

Réalisation expérimentale d'une source de photons uniques par fluorescence de centres colorés dans le diamant : application à la cryptographie quantique
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Auteur / Autrice : Alexios Beveratos
Direction : Philippe Grangier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

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Résumé

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L'échange sécurisé d'une clé secrète entre deux interlocuteurs est une tâche compliquée. Dans un monde " classique ", il n'est pas possible de garantir qu'un espion n'a pas effectué une copie de cette clé lors de son échange. En 1984, un protocole basé sur les propriétés de la mécanique quantique a démontré la possibilité d'un échange inconditionnellement sûr d'une clé secrète entre deux interlocuteurs. Idéalement, le protocole utilise une source de photons uniques. L'information est alors codée, par exemple, sur la polarisation des photons. La sécurité est garantie par un choix aléatoire de la base de polarisation (Linéaire, Circulaire). Dans ce contexte, cette étude porte sur la réalisation d'une source de photons uniques et son application à la cryptographie quantique. Une source de photons uniques est obtenue par l'excitation impulsionnelle d'un dipôle unique. Le dipôle étudié dans ce travail est le centre NV dans le cristal de diamant. Il est constitué d'un atome d'azote et d'une lacune en substitution dans la maille cristalline du diamant. L'étude sous excitation continue de ce dipôle, à l'aide d'un microscope confocal, et d'un montage d'autocorrélation d'intensité montre que de par sa simplicité d'utilisation et de sa photo stabilité intrinsèque, il est un candidat de choix pour une source de photons uniques. En excitation impulsionnelle, on démontre que la source de photons uniques ainsi produite présente une grande efficacité de production de photons, et un très faible taux d'impulsions contenant deux photons. Finalement, cette source a été utilisée dans un montage de cryptographie quantique. Après une description des dispositifs expérimentaux de l'émetteur et du récepteur, nous décrivons une expérience de cryptographie quantique. Les résultats obtenus montrent un avantage quantitatif dans le taux de pertes admissibles en ligne en comparaison avec des prototypes basés sur une source cohérente atténuée.