Assurer la confidentialité des communications grâce au chaos temporel issu d’un laser à cascade quantique

mercredi 1 décembre 2021

Les transmissions optiques en espace libre* dans l’infrarouge moyen présentent un grand potentiel pour la communication à haut débit en raison d’une meilleure immunité aux interférences électromagnétiques. Cependant, la protection des données contre des écoutes malveillantes fait partie des obstacles au déploiement de cette technologie.

Mises à jour :

En décembre 2021, les récents travaux sur les communications sécurisées aux grandes longueurs d’onde de Frédéric Grillot et Olivier Spitz ont été sélectionnés par l’Optical Society of America parmi les sujets phares de l’année 2021. Ils figurent parmi les trente découvertes sélectionnées, tandis que Frédéric Grillot a le privilège d’être interviewé parmi six chercheurs !

Olivier Spitz fait partie des trois lauréats du Prix de thèse de la DGA (Direction Générale de l’Armement).

Une belle consécration pour nos travaux de recherche

Dans une nouvelle publication dans Nature Communications, un groupe de chercheurs internationaux, dont Olivier Spitz et Frédéric Grillot de Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, s’est attaqué à cette question.

Dans leur article, ils montrent qu’en synchronisant deux lasers à cascade quantique (un émetteur et un récepteur) fonctionnant en régime chaotique, il est possible de transférer une information camouflée du laser émetteur vers le laser récepteur puis de l’extraire. Le chaos temporel constitue une forme d’onde composée d’impulsions irrégulières dans le temps, imprévisibles et très sensibles aux conditions initiales qui peut être exploitée pour établir des communications sécurisées.

Grâce à ce concept, il est possible de mettre en œuvre un haut degré de confidentialité directement sur la couche physique. Cette collaboration internationale a permis la première communication sécurisée par chaos à la longueur d’onde de 5,7 µm. Lors de cette preuve de concept expérimentale, un message binaire avec un débit de 0,5 Mbits/s a été caché dans une forme d’onde chaotique au niveau de l’émetteur avant d’être décodé au niveau du récepteur par synchronisation du chaos. La démonstration d’une communication privée en espace-libre permet d’envisager des liens hauts débits, en particulier dans des zones où les moyens de transmission conventionnels ne peuvent pas être déployés.

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Spitz, O., Herdt, A., Wu, J. et al. Private communication with quantum cascade laser photonic chaos. Nat Commun 12, 3327 (2021).

* Espace libre désigne tout milieu spatial d’acheminement du signal : air, espace, vide… par opposition à un milieu de transport matériel guidé (fibre optique, lignes filaires ou coaxiales). En savoir plus sur Wikipedia.

Image d’illustration : vue d’artiste par wirestock – fr.freepik.com