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

par Mauro Persechino

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Philippe Grangier et de Eleni Diamanti.

Soutenue le 19-12-2017

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Ondes et Matière (2015-.... ; Orsay, Essonne) , en partenariat avec Institut d'optique théorique et appliquée (Orsay, Essonne) (?tablissement op?rateur d'inscription) et de Laboratoire Charles Fabry / Optique quantique (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-François Roch.

Le jury était composé de Sara Ducci, Laurent Vivien.

Les rapporteurs étaient Fabio Sciarrino, Sébastien Tanzilli.

  • Titre traduit

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


  • 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.


  • Résumé

    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


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