Systèmes d'optique quantique pour la cryptographie à longue distance et les réseaux quantiques

Quantum Optics Systems for Long-Distance Cryptography and Quantum Networks

• Auteur / Autrice : Víctor Román Rodríguez
• Direction : Eleni Diamanti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 25/03/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Grangier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valentina Parigi, Simon Pigeon, Mathias Van den Bossche, Vladyslav Usenko
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Virginia D'Auria, Ulrik Lund Andersen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique non linéaire

Optique quantique

Cryptographie quantique

Mots clés libres

Optique quantique

Information quantique

Cryptographie quantique

Optique non-linéaire

Satellite cv-qkd

Réseaux quantiques

Quantum optics

Quantum cryptography

Quantum networks

Résumé

La thèse est divisée en deux parties : La première partie s'inscrit dans le domaine de la cryptographie quantique. Dans cette partie, nous développons une étude théorique d'un protocole de distribution de clés quantiques (QKD) dans le scénario d'une liaison satellite-station terrestre. Nous considérons l'ajout des fluctuations quantiques du canal et la possibilité de succès du protocole dans le cadre de variables continues dans une implémentation avec des technologies de pointe. Nous montrons la faisabilité de CVQKD dans le contexte du satellite. Dans la deuxième partie, nous construisons, à partir de zéro, une source d'états quantiques de la lumière de type graphe à variables continues en utilisant des guides d'ondes non linéaires. Ces états sont essentiels pour la mise en œuvre de protocoles de communication et de calcul quantique, car ils peuvent être considérés comme des réseaux quantiques. Nous réalisons une étude théorique des états quantiques multimodes de la lumière après l'interaction dans un guide d'ondes non linéaire qui nous aide à concevoir l'expérience. Enfin, nous présentons les résultats expérimentaux qui démontrent les premiers résultats sur la source quantique d'états quantiques de lumière multimode à variation continue, mesurant jusqu'à 11 états de lumière thermique comprimée.

The thesis is divided into two parts: The first part is in the field of Quantum Cryptography. In this part we develop a theoretical study of a Quantum Key Distribution (QKD) protocol in the scenario of a satellite-ground station link. We consider the addition of quantum channel fluctuations and the possibility of success of the protocol in the framework of continuous variables in an implementation with state-of-the-art technologies. We show the feasibility of CVQKD in the satellite context. In the second part, we build, from scratch, a source of continuous-variable graph-like quantum states of light using nonlinear waveguides. These states are essential for the implementation of communication and quantum computing protocol as they can be seen to be quantum networks. We perform a theoretical study for multimode quantum states of light after the interaction in a non-linear waveguide that help us to design the experiment. Finally we present the experimental results that demonstrate the first results on the quantum source of continuous variable multimode quantum states of light, measuring up to 11 squeezed thermal light states.