n ... Lors d'un protocole de cryptographie quantique, deux interlocuteurs distants (généralement nommés Alice et Bob) disposent : d'objets quantiques, c'est-à-dire d'objets physiques qui se comportent selon les lois de la physique quantique. Il a été proposé en 1984 par Charles Bennett et Gilles Brassard . INTRODUCTION Le protocole de cryptographie quantique de Bennett et Brassard (BB84) utilise la polarisation (spin des photons) et l’impossibilité d’une mesure informative dans une base conjuguée [1]. , {\displaystyle \nearrow } quantique, comme la mesure de la phase d’un photon unique sur deux bases différentes. Le protocole BB84 est aujourd'hui utilisé pour la plupart des implémentations de distribution quantique de clés. + Journal of Modern Optics, vol. Et ils jettent de leur liste tous les photons pour lesquels les bases sont différentes (la moitié en moyenne). 1.5.3 Protocole BB84. Le troisième chapitre, traite quelques propriétés de l‘information quantique, les principes de la cryptographie quantique, puis ceux du protocole BB84. Cette série de bits va constituer la clé de chiffrement qui est, de fait, connue d’eux deux. Non, BB84 n’est pas un lointain descendant du robot BB8, mais le nom du tout premier protocole d’échange de clé quantique qui a été imaginé en 1984 par les cryptologues Charles Bennett et Gilles Brassard. Physique Quantique Comportement des particules quantique élémentaires: 1.Il est impossible de dupliquer un état quantique arbitraire 2.La mesure d’un état quantique perturbe ce dernier 3. Le protocole BB84 s'appuie sur la notion de polarisation linéaire d'un photon : un photon peut être émis avec une polarisation selon un axe donné. Jorrand - Cryptographie 1 Cryptographie quantique Philippe Jorrand CNRS Laboratoire Leibniz, Grenoble, France Philippe.Jorrand@imag.fr Protocole BB84 IQ 2006 - Ph. Le protocole de cryptographie quantique le plus couramment utilisé est désigné par l’acronyme BB84, et a été proposé par C. H. Bennett et G. Brassard en 1984. , Et pour s’affranchir des mots « horizontal » et « vertical », on va appeler chaque axe respectivement 0 et 1. ∈ , De son côté, Bob choisit une base de réception aléatoire Sa première mouture fut le protocole BB84 inventé par l’Américain Charles Bennett et le Canadien Gilles Brassard en 1984 dans Quantum cryptography : public key distribution and coin tossing, 5 pages. Ces deux protocoles, généralement abrégés en BB84 et E90, sont largement reconnus comme les deux protocoles fondateurs de la cryptographie quantique moderne. Le protocole BB84 a inspiré de nombreuses variantes, qui s'appuient sur les mêmes principes fondamentaux : E90, E91, B92, SSP99, SARG04. P.Rouchon (Mines ParisTech) Cryptographie et calcul quantiques Decembre 2012 12 / 27´ Cles secr´ etes par partage d’` etats intriqu´ es´ Protocole imagine par Ekert en 1991 ayant la m´ eme utilitˆ e que BB84.´ Quand un photon vient traverser un détecteur , la réponse de la mesure sera soit 0, soit 1, désignant ainsi un des axes de la base de mesure. Cryptographie Quantique: Protocoles et Graphes These soutenue publiquement le` 2 juin 2014, devant le jury compose de :´ Damian Markham CR1 CNRS, Telecom ParisTech, LTCI, Rapporteur Ioan Todinca Prof. Univ. Imaginons deux personnes souhaitant communiquer de façon sécurisée, et ayant besoin de partager une clé de chiffrement. Et donc si vous le re-mesurez dans la base +, vous trouverez 0 ou 1 à 50/50 (et le re-changerez en 0+ ou 1+). Notez bien : ça n’est pas tout le message qui est transmis de façon « quantique », juste la clé de chiffrement. t ( Le protocole BB84 a inspiré de nombreuses variantes, qui s'appuient sur les mêmes principes fondamentaux : E90, E91, B92, SSP99, SARG04. The protocol BB84 authorizes the elaboration and the exchange of key between Alice and Bob, it requires four quantum states forming two basis, called A1 and A2 containing two symbols, named 0 and 1, each. Qu’est-ce qu’elle viendrait faire là-dedans ? La nécessité de maintenir ou de contrôler la {\displaystyle 1-\left(3/4\right)^{n}} Le protocole BB84 autorise l’élaboration et l’échange de clef entre Alice et Bob. } Une autre façon de le dire, c’est que l’état « pur » 0+ est un état « superposé » 50% de 0x et 50% de 1x dans la base x. La connaissance du protocole utilisé n’est pas une faille en soi. b Ce protocole a jeté les bases d’un champ de recherche radicalement nouveau : la cryptographie quantique ou, plus précisément, la distribution de clé quantique. Paradoxalement, la cryptographie quantique n’est pas de la cryptographie, ... On s'y réfère comme le protocole BB84. Le protocole E91 a lui été imaginé par Artur Ekert en 1991. , 1 Dans le protocole BB84, environ 50 % des photons transmis sont jetés lors de la réconciliation si le canal est sans erreurs[9]. Un faible taux d’erreur garantit la confidentialité de la clef. Source :Le Blog de David Louapre :  14 FÉVRIER 2019 /. Une de ces attaques repose sur la difficulté de produire des photons uniques : les équipements réels peuvent émettre plusieurs photons au lieu d'un seul, qu'un adversaire peut prélever du canal. Une part importante des implémentations était basée sur le protocole BB84, codé en polarisation, peu adapté pour la transmission dans les fibres optiques. × La mesure va le projeter dans l’état 0x ou 1x, et quand Bob mesurera à son tour dans la base +, il obtiendra 0 ou 1, à 50% de probabilité. ∈ Si pour un photon donné, Bob a choisi la « bonne » base, c’est-à-dire la même qu’Alice, il obtiendra à coup sûr le bon bit, 0 ou 1, envoyé par Alice. Cette séquence est appelée la clé « réconciliée » ou « trouée ». Le protocole BB84 est supporté sur plusieurs réseaux, notamment : DARPA QKD[16], SECOCQ QKD[17], Tokyo QKD[18]. En cryptographie, le protocole BB84 est le premier mécanisme d'échange de clé quantique à avoir été formalisé, et en fait le premier protocole de cryptographie quantique.Il a été proposé en 1984 par Charles Bennett et Gilles Brassard [1].Le protocole BB84 a inspiré de nombreuses variantes, qui s'appuient sur les mêmes principes fondamentaux : E90, E91, B92, SSP99, SARG04. 2 Si ça n’est pas le cas, ils ont l’assurance que l’échange de clé n’aura pas été intercepté. Ainsi, un filtre exactement aligné avec l'axe de polarisation du photon est transparent, alors qu'un filtre formant un angle droit avec cet axe est opaque ; si l'angle est de 45° la probabilité que le photon passe le filtre est de 50 %. Le protocole BB84. Le taux de transmission des fibres n'étant pas 100 %, et la transparence des éléments optiques n'étant pas parfaite, il est en pratique nécessaire d'augmenter l'intensité du faisceau en transmettant davantage de photons, ce qui expose les systèmes réels à l'attaque PNS même quand le nombre de photons produit est contrôlé très précisément. Mais à la suite de cette mesure, la polarisation sera dans l’état pur correspondant de la base x. On s'y réfère comme le protocole BB84. Alice sélec-tionne l’un des quatre états de polarisation – H (horizontal),V (vertical), +45°, et -45° –et envoie un tel photon à Bob. {\displaystyle \nwarrow } n Un filtre polarisant laisse passer le photon avec une probabilité Protocole de cryptographie quantique Le protocole de cryptographie quantique le plus couramment utilisé est désigné par l’acronyme BB84, et a été proposé par C. H. Bennett et G. Brassard en 1984. Il est indispensable de connaitre et comprendre ces propriétés pour comprendre la cryptographie quantique. La deuxième donnera une bref introduction de la Cryptographie Quantique. Un protocole qui permet l'échange d'une clé entre deux utilisateurs et garantit qu'il ne peut pas être interceptées par des tiers sans les deux rende compte est appelé BB84, du nom de ses créateurs, BEnnet et Brassard, qui construit en 1984.. Imaginez que Alice et Bob ont un canal quantique et un classique (donc soumis à l'interception) sur lequel l'échange de données. Certes me direz-vous, mais comment est-on certains que l’échange n’a pas été intercepté ? Côté vocabulaire, précisons que la cryptologie est la science des secrets. Pour s’assurer de l’absence d’un espion, Alice et Bob doivent donc choisir un certain nombre de photons parmi ceux pour lesquels ils ont choisi la même base, et comparer leur valeurs de bits. Bennett et G. Brassard en 1984. La nécessité de maintenir ou de contrôler la θ La cryptographie quantique, ça marche bien, déclare Philippe Grangier, de l'Institut d'optique de Palaiseau (Essonne), dont les travaux ont permis d'établir un lien ultra-sécurisé sur 18 km entre Thalès Palaiseau et Thalès Massy. En première étape, Alice choisit une suite aléatoire de bits ; pour chaque bit Depuis la première démonstration, la cryptographie quantique a sensiblement évolué et plusieurs implémentations originales ont vu le jour. De la sécurité calculatoire des protocoles cryptographiques devant la menace quantique Mémoire Louis Fortier-Dubois Sous la direction de: Pascal Tesson, directeur de recherche Le quatrième chapitre est consacré à la simulation du protocole quantique BB84. Cryptographie Quantique, Distribution Quantique de Clé, QPSK, modulateur Mach -Zehnder. {\displaystyle \theta } Pour faire un partage de clé quantique, Alice va envoyer une série de photons à Bob, et pour chacun de ces photons, elle va tirer au hasard à la fois une base (+ ou x) et un bit (0 ou 1). Autre point : ce protocole protège des écoutes pirates, mais ne protège pas d’un autre type d’attaque cryptographique connu sous le nom de « man-in-the-middle ». Le protocole ne peut donc pas fonctionner si un désaccord se produit lors de la phase de réconciliation. Cryptographie Confidentialité des informations transmises (clés aléatoires) 2. ⁡ ↗ La notion d’état « pur » (on dit en fait « état propre ») ou « superposé » n’est donc pas absolue comme j’ai pu le sous-entendre, mais toujours relative à la base de mesure. Cryptographie Quantique : le protocole BB84 - Alessio Guarin . D'autres attaques sont connues, reposant sur l'existence de canaux auxiliaires loin des appareils de mesure[10], sur la manipulation de phase[11], sur les décalages temporels[12], ou sur l'insertion de faux états[13], et certaines ont été montrées contre des implémentations commerciales[14]. Plutôt que d'accepter une session dans laquelle des erreurs sont détectées (qui peuvent être dues au bruit, à un espion, ou aux deux), il existe des techniques, dites « d'amplification » qui permettent de faire fonctionner le protocole en dépit d'erreurs mais sans avantager l'adversaire. Le protocole BB84 peut être mis en ÷uvre en codant chaque bit d'information sur l'état de polarisation d'un photon unique. A.Polarisation des photons (Pour l'instant nous considérerons le photon comme un objet classique et non quantique, d’où le bit et non le qubit) Comme le montre le titre de la première partie, la cryptographie est basée sur des phénomènes quantiques liés à la lumière. De façon générale, il existe en physique quantique un théorème dit de « non-clonage », qui dit qu’il est impossible de cloner exactement un état quantique, et c’est cela qui est à la base des protocoles d’échange de clé quantique. C'est le tout premier protocole de distribution quantique des clés. Pour chacun il la tire au hasard : + ou x, et note le résultat de sa mesure. La génération des photons uniques est assurée par un laser de type ILM … En utilisant la théorie de la mécanique quantique, la théorie de l’informa-tion ainsi que le code de Vernam, Bennett et Brassard ont proposé un protocole en 1984 appelé cryptographie quantique (ou plus précisément distribution de clé quantique), abrégé par BB84. Ainsi, en construisant une longue clé de réconciliation, on peut atteindre un niveau de sécurité suffisant en sacrifiant assez de bits[4],[5]. Ces deux protocoles, généralement abrégés en BB84 et E90, sont largement reconnus comme les deux protocoles fondateurs de la cryptographie quantique moderne. Appelons-les Alice et Bob pour suivre la tradition en vigueur. pour chaque photon, et aligne son filtre sur Créer un nouveau blog et rejoignez la communauté ! et émet un photon polarisé selon Les 3 piliers de la cryptographie quantique 1. {\displaystyle \uparrow } 4.1 Protocole BB84. Ils sont les créateurs en 1982 de l’appellation de “cryptographie quantique”. {\displaystyle \to } Le but est la … Une part importante des implémentations était basée sur le protocole BB84, codé en polarisation, peu adapté pour la transmission dans les fibres optiques. Dans la vidéo, j’ai simplifié les choses en disant qu’un photon avait une polarisation horizontale, verticale, ou bien une superposition des deux dont les proportions pouvaient varier. Protocole imagine par Ekert en 1991 ayant la m´ eme utilitˆ e que BB84.´ Alice prepare un grand nombre´ N de 2-qubitsintriques´ j i k = j00i+j11i p 2. Une fibre optique peut alors être utilisée pour transporter les photons. La notion de 0 ou 1 est donc toujours relative à la base de mesure. r La sécurité du protocole BB84 repose sur le théorème de non clonage, qui n'est pas une hypothèse calculatoire, mais physique[6]. La majorité des protocoles actuels ont d'ailleurs été développés en s'inspirant de ceux-ci. En effet, la plupart des protocoles de sécurité sont connus et seule la clé permet la protection d’un message. {\displaystyle \times } cryptographie asymétrique … Comme Bob, Eve doit choisir à chaque photon une base de mesure + ou x. Dans 50% des cas elle va tomber juste. Depuis la première démonstration, la cryptographie quantique a sensiblement évolué et plusieurs implémentations originales ont vu le jour. La source de l'émetteur produit un signal polarisé, et des cellules de Pockels sont utilisées pour commander la polarisation du signal émis. Pour chaque 2-qubit, Alice garde le premier qubit et envoie le second a Bob.` Alice et Bob seramenent` a la fin du protocole BB84` . Bennett et G. Brassard en 1984. Blogs de l'Université de la Réunion est un service proposé par la DAMAN et fonctionne sous blog.univ-reunion.fr. En cryptographie, le protocole BB84 est le premier mécanisme d'échange de clé quantique à avoir été formalisé, et en fait le premier protocole de cryptographie quantique. En choisissant  assez grand, on s’assure avec une grande probabilité que la communication est sécurisée. , c'est-à-dire aux bits 0, 1, 0, 1. 3 e Elle permet la transmission d’informations sensibles entre un émetteur et un récepteur et de manière sure. cos b Cliquez pour partager sur Twitter(ouvre dans une nouvelle fenêtre), Cliquez pour partager sur Facebook(ouvre dans une nouvelle fenêtre), Dualité Onde-Corpuscule : l'expérience des fentes d’Young avec des électrons, Mann -Whitney - Wilcoxon  TEST - EXAMPLES, Cryptographie Quantique : le protocole BB84, Animations, applications, logiciels, simulations de physique chimie, Informations Utiles Masters MEEF 2D Maths et Maths-Sciences, https://www.youtube.com/watch?v=yHx5b7D_csM&t, When Groups Perform Better Than Teammates, L’entretien «heuristique » en pratique éducative auprès d’enseignants, This Is Why Space Needs To Be Continuous, Not Discrete. Imaginons deux personnes souhaitant communiquer de façon sécurisée, et ayant besoin de partager une clé de chiffrement. r Il est donc nécessaire en pratique de complémenter le protocole BB84 d'un protocole d'authentification, classique ou quantique. Le protocole E91 a lui été imaginé par Artur Ekert en 1991. et 1. S'il est différent du protocole d'Eckert, les deux constructions sont en fait compatibles et il existe des variantes de BB84 utilisant le principe d'intrication, notamment pour résister à certaines des attaques connues. On suppose un canal de communication établi, sur lequel il est possible d'émettre des photons de polarisation choisie, les référentiels d'Alice et de Bob ayant été étalonnés préalablement. Jorrand - Cryptographie 2 Eve crypter message crypt d crypter Cryptographie Alice Bob La s curit dÕun canal de communication nÕest jamais garantie 100% Tous les ingrédients sont en place, voyons le protocole BB84. utilisable en cryptographie quantique. . On définit alors deux bases, notées {\displaystyle b\in \{0,1\}} cryptographie quantique protocole bb84; cryptographie quantique ppt; cryptographie quantique explication simple; cryptographie quantique définition; cryptographie quantique alice et bob; cryptographie quantique principe; cryptographie quantique chine; cryptographie asymétrique [PDF] Chiffrement à clef publique ou asymétrique - Pierre-Louis Cayrel . . {\displaystyle +} • Distribution de la Clé Quantique (QKD): Décrire le principe de cryptographie quantique, ce travail décrit clairement le protocole BB84. Le défi de cette vidéo était de donner quelques notions de communication quantique dans le format imposé de 3-4 minutes !
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