Protocoles de chiffrement quantiques de plusieurs parties en environnements réalistes

Quantum cryptographic primitives in realistic conditions

• Auteur / Autrice : Anna Pappa
• Direction : Eleni Diamanti, Iordanis Kerenidis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et réseaux
• Date : Soutenance le 10/07/2014
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Tillich
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Norbert Lütkenhaus, Severini Simone
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antonio Acín, Serge Massar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intrication quantique

Chiffrement (informatique)

Cryptographie

Mots clés libres

Théorie des jeux quantiques

Quantum game theory

Résumé

Cette thèse se situe à l’interface entre la théorie quantique et les expériences, en mettant l’accent sur les protocoles pratiques qui peuvent être mises en place en utilisant la technologie présente. Notre objectif est de contribuer à la construction d’un cadre général pour la conception et la mise en oeuvre de schémas de chiffrement quantiques qui permettront d’améliorer la sécurité des futurs réseaux de télécommunication. En outre, cette thèse veut avancer la recherche pertinente sur la physique quantique et l’informatique, en améliorant notre compréhension du phénomène d’intrication. Les corrélations des états intriqués ne peuvent pas être reproduites par des moyens classiques, ce qui permet d’effectuer des tâches (par exemple la téléportation et le codage super-dense) qui sont autrement impossibles. Il est donc d’une importance majeure d’être capables de vérifier si un état quantique est intriqué. Dans cette thèse, nous montrons comment vérifier efficacement si une source physique peut créer des états intriqués multipartites et les partager avec de nombreuses parties, dont certains sont malhonnêtes et collaborent avec la source. Ce protocole pourrait s’avérer essentiel pour tout type de calcul quantique entre les parties méfiantes et pourrait aussi faciliter la délégation sécurisée des tâches de calcul aux serveurs quantiques puissants qui ne sont pas fiables. Finalement, nous étudions le lien entre la théorie des jeux et la non-localité quantique, dans le cadre de jeux bayésiens. Nous examinons comment l’intrication partagé aide les joueurs gagner un jeu avec une probabilité plus élevée que les ressources classiques pourraient atteindre.

This thesis stands at the interface between quantum theory and experiments, focusing on practical protocols that can be implemented using present-day technology. Our goal is to build a general framework for the design and implementation of quantum cryptographic schemes that will improve the safety of future telecommunication networks. In addition, this thesis aims to advance research on quantum physics and computer science, by improving our understanding of entanglement. The correlations of entangled states can not be reproduced by conventional means, allowing to perform tasks (eg teleportation and superdense coding) that are otherwise impossible. It is therefore of major importance to be able to check whether a quantum state is entangled. In this thesis, we show how to efficiently check whether a physical source can create multi-party entangled states and share them with many parties, some of which are dishonest and work with the source. This protocol could prove essential for quantum computation between suspicious parties and could also facilitate the secure delegation of tasks to powerful untrusted quantum servers. Finally, we study the link between game theory and quantum non-locality, in the context of Bayesian games. We examine how the shared entanglement helps players win a game with a higher probability than the conventional resources could achieve.