Étude experimentale de l'intégration d'un systèm de distribution quantique de clé à variables continues sur un circuit optique en silicium

Experimental study of the integration of continuous-variable quantum key distribution into a silicon photonics device

• Auteur / Autrice : Mauro Persechino
• Direction : Philippe Grangier, Eleni Diamanti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 19/12/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement opérateur d'inscription : Institut d'optique Graduate school (Palaiseau, Essonne ; 1920-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry / Optique quantique
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Roch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sara Ducci, Laurent Vivien
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabio Sciarrino, Sébastien Tanzilli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement optique de l'information

Optique quantique

Optique intégrée

Cryptographie quantique

Photonique

Mots clés libres

Cryptographie quantique

Photonique silicium intégrée

Distribution de clé quantique à variables continues

Optique quantique

Quantum cryptography

Integrated silicon photonics

Continuous-Variable quantum key distribution

Quantum optics

Quantum key distribution

Résumé

Les évolutions récentes de la cryptographie quantique ont permis de proposer sur le marché des appareils de distribution quantique de clé secrète (QKD). Ceci est obtenu en utilisant soit des variables discrètes et des compteurs de photons (DV), soit des variables continues et des systèmes de détection cohérente (CV). Les avancées technologiques s'orientent maintenant vers la réalisation de dispositifs plus petits, moins chers, et plus commodes à utiliser.L'objectif de cette thèse est de mettre en oeuvre un protocole CV-QKD sur un circuit optique intégré en silicium, en utilisant une modulation Gaussienne d'états cohérents. Deux approches sont utilisées: dans la première l'émetteur Alice et le récepteur Bob sont sur le même circuit photonique (chip) pour une validation de principe, et dans la deuxième ils sont séparés.Les valeurs mesurées des paramètres de la communication permettent d'échanger une clé secrète.

During recent years there have been significant developments in quantum cryptography, bringing quantum key distribution (QKD) devices on the market. This can be done by using either discrete variables (DV) and photon counting, or continuous variables (CV) and coherent detection. Current technological evolutions are now aiming at developing smaller, cheaper and more user-friendly devices.This work focuses on the implementation of CV-QKD using silicon photonics techniques, which provide a high degree of integration. This is exploited to build an on-chip realization of a cryptographic protocol, using Gaussian modulation of coherent states. Two different approaches have been used, first by physically implementing the sender (Alice) and the receiver (Bob) on the same chip for validation purposes, and then by having them onto two separate chips. The measured communication parameters give the possibility to extract a secret key