Description
Date depot: 7 mai 2020
Titre: Techniques avancées de traitement de signal et codage pour les systèmes à distribution quantique de clé sur fibre optique basés sur des variables continues
Directrice de thèse:
Eleni DIAMANTI (LIP6)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Cette thèse propose d’étudier et de mettre en œuvre des systèmes photoniques de distribution quantique de clé basés sur des variables continues pour des systèmes de communications sur fibre optique. Les travaux proposés incluent la conception et le développement du système et des techniques de traitement des données adaptées à ce cadre, ainsi que la démonstration du protocole dans une plateforme compatible avec des liens optiques et des composants existants.
Nous proposons de mettre en œuvre d’abord un outil de simulation permettant d’analyser les performances théoriques des systèmes CV-QKD en termes de distance de propagation et de débit de clé secrète, en fonction des différents paramètres du système (puissance de l’oscillateur local, bruit de phase, bruit de photons…). Nous étudierons en particulier le protocole de CV-QKD basé sur la modulation Gaussienne des états cohérents avec une détection hétérodyne aux longueurs d’onde télécom, ce protocole étant le seul qui dispose d’une preuve de sécurité inconditionnelle complète. Une étude expérimentale sera conduite pour observer les pénalités d’implémentation provenant de composants télécoms standard, ainsi que leur impact sur la performance du système CV-QKD.
Nous allons ensuite étudier des formats de modulation avancés permettant d’approcher la capacité, et de se rapprocher au maximum de la modulation Gaussienne. La mise en forme probabiliste de constellations à modulation d’amplitude et de quadrature (QAM, quadrature amplitude modulation), développée par les équipes de Nokia Bell Labs pour les transmissions très haut-débits (> 400Gb/s), sera étudiée et adaptée aux besoins des systèmes CV-QKD. Les techniques de traitement du signal associées seront optimisées en fonction du bruit de phase des lasers utilisés et du débit de la clé secrète. Les outils de codage canal avancés (LDPC, spatially-coupled LDPC codes…) seront également développés pour minimiser les pénalités par rapport à la limite théorique de capacité de Shannon.
Suite à cette étude, nous allons poursuivre la démonstration expérimentale du système CV-QKD conçu et mis en œuvre au laboratoire de Nokia Bell Labs. Ce laboratoire dispose d’équipements de transmission sur fibre optique garantissant une grande conformité avec les réseaux optiques déployés sur le terrain. L’objectif sera de maximiser la portée de système CV-QKD utilisant des technologies à l’état de l’art, en fonction du débit de clé secrète à transporter.
Doctorant.e: Roumestan François