Distribution semi-quantique de clés : sécurité et résistance aux stratégies d'interception

Abstract

La préservation de la confidentialité lors de la transmission des informations sensibles a constamment suscité une préoccupation significative au sein de la société. Avec l’avènement de l’ère numérique, de nouvelles stratégies ont été développées pour assurer la sécurité des échanges et pour préserver l’intégrité des données. Au milieu de ces approches innovantes, la distribution semi-quantique de clés a émergé en tant que méthode pleine de potentiel, provoquant ainsi un intérêt considérable dans le domaine de la sécurité de l’information. Le travail présenté dans cette thèse se focalise sur l’analyse et l’amélioration des protocoles de distribution semi-quantique de clés. Ce prototype implique la nécessite que l’un des utilisateurs dispose de ressources quantiques alors que l’autre utilisateur muni des capacités semi-quantiques. Dans un premier temps, nous introduisons une vision globale sur la cryptographie classique allant des principes fondamentaux jusqu’aux algorithmes les plus utilisés. Puis nous retracons l’évolution de la distribution quantique des clés au fil du temps, nous présentons également une étude détaillée des protocoles couramment utilisés pour les qubits unique et pour les qubits intriqués. Ensuite, nous procédons à une analyse de la sécurité du protocole de distribution de clés semi-quantique en déterminant une borne inférieure sur le taux de clés. Cette borne inférieure dépendante du bruit présent dans le canal quantique, un paramètre qui peut être précisément estimé par les parties légitimes. Cette analyse est menée en utilisant des états quantiques tridimensionnels et quadridimensionnels, et ce, dans le contexte d’une évaluation de leur résistance aux attaques collectives. Par la suite, nous orientons notre attention vers l’étude d’une stratégie optimale d’interception. Cette approche repose sur la quantification de l’information mutuelle partagée entre Alice et Eve, en prenant en considération une perturbation prédéfinie. Nous visons ensuite à calculer la probabilité de réussite d’une écoute clandestine, en fonction du taux d’erreur résultant de cette interception. Finalement, notre recherche se concentre sur l’évaluation de la robustesse du protocole de distribution semi-quantique de clés contre une stratégie d’interception individuelle appliquée aux ensembles d’états bidimensionnels soumis à une altération par un bruit blanc.