Brevet FR2884662A1 — publié le 20061020

Rappelons les principes de base du protocole de codage temporel, en prenant un exemple pratique dans lequel on utilise une impulsion à un photon, de forme rectangulaire et de durée T, et un codage temporel à deux états, pour coder un bit 1 ou un bit 0, utilisant des retards At; par rapport à une horloge de référence qui peuvent prendre comme valeurs, la valeur nulle ou une valeur inférieure à T. Alice envoie une séquence aléatoire d'impulsions selon le procédé suivant: pour chaque période d'émission d'une impulsion, Alice choisit aléatoirement, et avec des probabilités identiques, un retard de Ato ou un retard de Ott par rapport à un top horloge tO. Ces deux retards codent le bit 0 (retard Ato) et le bit 1 (retard MI). Dans un exemple simple, on prend Ato=O et Ott=T/2. Ainsi, comme illustré sur la figure 1, dans une période d'émission PE=[tO, t0+3T/2], Alice émet aléatoirement une forme parmi deux formes d'impulsions possibles: une première forme io codant un bit 0 et définie par une impulsion de durée T à compter de t0, ou une deuxième forme il codant un bit 1 et définie par une impulsion de durée T à compter de tO+ T/2. Dans une période d'émission [tO, t0+3T/21, les deux formes d'impulsions recouvrent une fenêtre temporelle commune [tO+T/2, tO+T]. Alice et Bob partagent une horloge commune leur permettant de synchroniser les instants d'envoi des impulsions et les instants de détection des photons. Bob peut détecter le photon associé à une impulsion codant le bit 0 n'importe où dans la fenêtre [tO, tO+T], avec une probabilité uniforme. Bob peut détecter le photon associé à une impulsion codant le bit 1 n'importe où dans la fenêtre [tO+T/2, t0+3T/2] avec une probabilité uniforme. Si Bob détecte un photon à un instant compris dans l'intervalle commun aux deux formes d'impulsions possibles, i.e. l'intervalle [tO+T/2, tO+T], Bob ne peut pas déterminer si le photon détecté correspond à un codage d'un bit 0 ou un codage d'un bit 1: la probabilité que ce soit l'un ou l'autre est égale. Ainsi la fenêtre [tO+T/2, tO+Tj est une zone de détection ambiguë. A l'inverse, les fenêtres [tO, tO+T/2] et [tO+T, t0+ 3T/2] sont des zones de détection non ambiguës. Avec la convention de codage retenue, si Bob détecte un photon dans la première fenêtre [tO, tO+ T/2j, c'est que l'impulsion reçue code un bit 0; si Bob détecte un photon dans l'autre fenêtre [tO+T, t0+3T/2], c'est que l'impulsion reçue code un bit 1. Une clé étant une suite aléatoire de bits dans laquelle chaque bit a une probabilité égale d'être à 0 ou à 1, la distribution quantique d'une clé selon ce protocole consiste donc pour Alice à générer aléatoirement la suite de bits de la clé par le choix aléatoire du retard pour coder chaque impulsion d'une séquence d'impulsions selon le principe décrit ci- dessus et à transmettre cette séquence d'impulsions codées à Bob par tout moyen de transmission synchrone approprié. Bob peut reconstituer la clé à partir des détections de photons qu'il fait dans les zones de détection non ambiguës. C'est la mesure dans l'espace temps, pour obtenir l'information codée par Alice en fonction de l'instant de détection d'un photon pour chaque période d'émission de la séquence. Plus particulièrement et comme illustré sur la figure 2, du point de vue de Bob, on peut découper la période d'observation Po d'une impulsion (qui correspond à la période d'émission PE d'une impulsion), en trois fenêtres temporelles numérotées 3, 4 et 5. Les fenêtres 3 et 5 sont les fenêtres de détection non ambiguës: la détection d'un photon dans la fenêtre 3 [tO, tO+T/2] ou dans la fenêtre 5 [tO+T, t0+3T/2] permet à Bob de déterminer le bit envoyé : "bit 0" dans la fenêtre 3, "bit 1" dans la fenêtre 5, avec les conventions retenues ci-dessus par Alice. Une détection d'un photon dans la fenêtre 4 [tO+T/2, tO+T] ne permet pas à Bob de connaître l'information qui a été envoyée par Alice (bit 0 ou bit 1). C'est une fenêtre de détection ambiguë. En pratique, si la probabilité d'envoyer des bits 0 et des bits 1 est égale, alors la moitié des détections effectuées par Bob dans une séquence d'impulsions est ambiguë. Dans un tel système, l'intervention d'un espion Eve serait de prélever des impulsions émises par Alice. Pour ne pas être détectée, Eve devrait renvoyer vers Bob autant d'impulsions qu'elle en aurait prélevées. Plus précisément, si Eve prélève le signal transmis à Bob par Alice, et détecte un photon à un instant td dans la fenêtre ambiguë 4, elle a une chance sur deux de renvoyer une impulsion différente de celle qu'elle a reçue (interceptée) et de créer une erreur dans la clé échangée entre Alice et Bob, que ceux-ci pourront donc détecter. Cependant, si comme illustré sur la figure 3, Eve renvoie une impulsion iEve de profil adapté, avec une largeur I petite devant T, mais d'amplitude telle que la probabilité de détection d'un photon soit identique, la mesure temporelle effectuée par Bob ne permettra pas de détecter l'intervention d'Eve: les impulsions reçues par Bob apparaissent conformes aux impulsions envoyées par Alice. Aussi, pour obtenir un protocole ayant le niveau de sécurité requis, le récepteur Bob doit effectuer en plus de la mesure dans l'espace temps, une mesure dans l'espace des fréquences, dans le but de vérifier la durée de cohérence moyenne des impulsions. La mesure de cohérence permet à Bob de déceler un espionnage par un tiers Eve qui renvoie des impulsions de forme ieve comme illustré sur la figure 3. Un récepteur Bob qui met en oeuvre ces deux mesures, la mesure dans l'espace temps et la mesure dans l'espace des fréquences, est illustré sur la figure 4. Il correspond à la mise en oeuvre décrite dans la publication précitée et illustrée sur la figure 2 de cette publication ("Time coding protocols for quantum key distribution", Thierry Debuisschert and William Boucher). Le récepteur Bob comprend un compteur rapide de photons 1 et un interféromètre de Mach-Zender 2. Une lame semi-réfléchissante 3 permet d'envoyer de façon aléatoire les impulsions reçues en entrée ER du récepteur, soit vers le compteur 1, soit vers l'interféromètre 2. L'interféromètre comprend un séparateur 20 en entrée et un séparateur 21 en sortie (typiquement des coupleurs fibrés), et un premier bras b1 et un deuxième bras b2 qui forment deux voies de transmission entre les deux séparateurs. Un bras est dimensionné pour introduire à l'arrivée sur le séparateur en sortie 22, un retard i par rapport à l'autre bras. Du séparateur 22 sortent deux voies A et B. Un détecteur de photon est associée à chaque voie de sortie. Ce détecteur est plus précisément un compteur de photon, capable de détecter un photon sur la voie associée et de fournir une information correspondante vers des moyens de traitement 4 de cette information. On a donc un compteur de photon CA associé à la voie A et un compteur de photon CB associé à la voie B. L'interféromètre introduit un déphasage en plus du retard temporel ti entre les deux chemins de propagation b1 et b2. Dans le cas idéal où ce retard des phases est 0 (signaux en phase) ou n (signaux en opposition de phase), on obtient sur une voie, un signal qui correspond en amplitude à la somme des signaux transmis par les chemins b1 et b2, et sur l'autre voie, leur différence. Les moyens de traitement 4 fournissent une mesure de contraste sur une ou des séquences d'impulsions transmises par un émetteur Alice. Cette mesure est obtenue par le calcul, par ces moyens 4, de la différence des nombres de photons comptés dans chacune des voies A et B, rapportée à la somme de ces nombres. La valeur du contraste dépend directement du profil temporel moyen des impulsions, c'est à dire, leur durée, et permet donc de remonter à celle-ci. Bob peut alors détecter si il reçoit des impulsions de durée inférieure à T, et en déduire un espionnage sur la ligne. Ainsi, la sécurité du protocole est assurée. De manière plus détaillée, la mesure dans l'espace des fréquences est réalisée au moyen de l'interféromètre de Mach-Zender 2. Chaque impulsion émise, reçue en entrée Ei de l'interféromètre, est séparée en deux signaux, par le séparateur 20, vers chacun des bras b1 et b2 de l'interféromètre. Dans l'exemple, le bras b2 introduit le retard temporel ti par rapport à l'autre bras b1. Ce retard ti est choisi inférieur à la durée T de l'impulsion. Les deux signaux sont recombinés en sortie, par le coupleur 21, vers une voie A et vers une voie B. Ce sont ces deux signaux obtenus en sortie, sur la voie A, et sur l'autre voie B, qui donnent des informations sur la cohérence temporelle relativement au retard 'r caractéristique de l'interféromètre et à la durée T normale des impulsions. Pour faciliter l'exploitation des résultats en sortie de l'interféromètre, on choisit de calibrer l'interféromètre avec un retard ti=T/2. Prenons le cas où l'impulsion appliquée en entrée Ei est beaucoup plus courte que T, telle par exemple l'impulsion de forme ieve illustrée sur la 30 figure 3. Le signal en sortie du bras b1 et le signal en sortie du bras b2 sont décalés de i=T/2 comme illustré sur les figures 5a et 5b. On obtient donc le même signal sur les deux voies A et B (figures 5c et 5d). La probabilité de détection d'un photon est alors égale dans les deux voies A et B. Prenons maintenant le cas où l'impulsion appliquée en entrée El a une durée au moins égale à i, et plus particulièrement égale à T, comme les impulsions envoyées par Alice. Le retard t=T/2 implique alors une zone de chevauchement temporel des deux signaux en sortie de bras b1 et b2, comme illustré sur les figures 6a et 6b. En se plaçant dans le cas idéal où le retard de phase est 0 ou 7c, on obtient un signal "somme" sur une voie, la voie A dans l'exemple illustré sur la figure 6c, et un signal "différence" obtenu sur l'autre voie, la voie B dans l'exemple illustré sur la figure 6d. II va alors y avoir interférence constructive dans la voie A et la probabilité de détection d'un photon sur cette voie A devient plus grande que sur la voie B. Cet exemple illustre bien que la probabilité de détection d'un photon sur une voie devient plus grande que la probabilité de détection sur l'autre voie. Les aspects théoriques et mathématiques de la mesure du contraste au moyen de l'interféromètre sont détaillés en page 15 de la publication précitée et l'homme de l'art pourra utilement s'y reporter. En pratique, on a vu qu'une mesure du contraste est facilement réalisée en utilisant des moyens de détection des photons sur la voie A et la voie B de l'interféromètre (compteurs CA et CB), par lesquels on peut compter le nombre de photons sur chaque voie, et ce pour un grand nombre d'impulsions (pour que les lois statistiques sur les grands nombres s'appliquent). La présente invention concerne un perfectionnement du protocole de codage temporel, de manière à renforcer la sécurité, en améliorant la mesure 25 du contraste. La présente invention concerne une simplification du dispositif de réception. Selon l'invention, la mesure temporelle et la mesure fréquentielle sont effectuées par un même dispositif, comprenant un interféromètre de Mach3o Zender et les compteurs de photons associés à ses voies A et B de sortie, qui fournissent pour chaque voie des informations de détection de photon, y compris l'instant de détection, les informations de détection étant chacune aiguillée soit vers des moyens de mesure de la clé, soit vers des moyens de mesure du contraste, selon l'instant de détection. Les détections qui sont faites dans les fenêtres "sans ambiguïté" sont utilisées pour la mesure de la clé, et les autres pour la mesure de contraste. L'invention concerne donc un dispositif de réception d'une clé dans un système de distribution quantique, recevant d'un émetteur une suite aléatoire de bits 0 et 1 transmise dans une séquence d'impulsions cohérentes à 1 photon, chaque impulsion ayant une durée T, selon un protocole synchrone de codage temporel des impulsions à au moins deux états correspondant l'un au codage d'un bit 0, l'autre au codage d'un bit 1, chaque état étant défini par un retard d'une impulsion par rapport à un top d'horloge, ledit retard ayant une valeur nulle ou inférieure à la durée T, ledit récepteur comprenant un interféromètre de Mach-Zender dimensionné pour introduire entre un premier bras et un deuxième bras un retard inférieur à la durée T d'une impulsion, une première voie de sortie dudit interféromètre étant associée à un premier compteur de photons fournissant des informations de sortie comprenant un instant de détection pour chaque photon détecté sur ladite première voie, une deuxième voie de sortie dudit interféromètre étant associée à un deuxième compteur de photons fournissant des informations de sortie comprenant un instant de détection pour chaque photon détecté sur ladite deuxième voie, caractérisé en ce que ledit récepteur comprend des moyens de mesure d'une clé brute, des moyens de mesure de contraste et des moyens d'aiguillage, lesdits moyens d'aiguillage recevant les informations desdits premier et deuxième compteurs de photons pour transmettre lesdites informations soit vers les moyens de mesure d'une clé brute soit vers les moyens de mesure de contraste, en fonction de l'instant de détection associé. L'invention concerne aussi un système de distribution quantique d'une clé entre un émetteur et un récepteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus 30 clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre indicatif et non limitatif de l'invention et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 illustre le codage temporel d'une impulsion à l'émission dans une période d'émission PE; la figure 2 illustre les intervalles de détection 35 sûres et ambiguë dans une période d'observation Po pour un récepteur Bob recevant des impulsions émises selon un tel protocole de codage à l'émission; - la figure 3 illustre une forme d'impulsion qui pourrait être émise par un espion Eve vers un récepteur Bob, à la place d'une impulsion interceptée par Eve; - la figure 4 illustre un dispositif de réception Bob adapté à un protocole de codage temporel, mettant en oeuvre une mesure dans l'espace des temps et une mesure dans l'espace des fréquences; les figures 5a à 5d illustrent la mesure de contraste dans le cas d'une impulsion dont la durée de cohérence moyenne est bien inférieure à T; - les figures 6a à 6d illustrent la mesure de contraste dans le cas d'une impulsion dont la durée de cohérence moyenne est égale à T; - la figure 7 illustre un dispositif de réception Bob selon l'invention; - Les figures 8a à 8d illustrent les intervalles d'observation de photon dans les voies A et B de sortie d'un interféromètre de Mach-Zender utilisé dans l'invention, et la forme des signaux obtenus sur ces voies selon que l'impulsion reçue en entrée de l'interféromètre est une forme d'impulsion correspondant à un bit 0 ou une forme d'impulsion correspondant à un bit 1; La figure 9 illustre l'opération de post-sélection des informations de détection, pour la mesure du contraste et La figure 10 montre les quatre formes d'impulsions pour un codage temporel symétrique à quatre états. L'invention est expliquée et illustrée en prenant comme exemple, un émetteur Alice qui transmet des impulsions de forme rectangulaire, de durée T, et des retards de codage At;, choisis parmi les multiples de T/2: 0, T/2, T, 3T/2 ce qui simplifie la représentation et les calculs. Pour des facilités de traitement et de calcul, on choisit le retard temporel 'r introduit par l'interféromètre de Mach Zender, égal à T/2. Mais l'invention ne se limite pas à ce contexte. Les retards de codage et le retard temporel peuvent être choisis quelconques, par rapport à la durée moyenne d'une impulsion, pourvus qu'ils introduisent des zones de chevauchement temporel, qui pour les retards de codage vont introduire les fenêtres ambiguës et non ambiguës qui sont le principe de base du codage temporel, et pour le retard de l'interféromètre, qui permet d'effectuer une mesure de cohérence temporelle des impulsions. La figure 7 illustre un dispositif de réception selon l'invention. Il comprend un interféromètre 100 avec un coupleur 101 sur lequel arrive en entrée El les impulsions reçues d'un émetteur Alice, et duquel sortent comme voies de transmission, un premier bras b1 et un deuxième bras b2, entre ce coupleur 101 et un coupleur de sortie 102. Un bras, dans l'exemple le bras b2, est dimensionné pour introduire à l'arrivée sur le coupleur de sortie 102, un retard 'r par rapport à l'autre bras, le bras b1 dans l'exemple. En sortie du coupleur 102, on obtient un signal sur chacune des voies de sortie du coupleur, la voie A et la voie B. Ces signaux reflètent l'interférence entre les signaux transmis par le premier chemin (coupleur 101, bras b1, coupleur 102) et le deuxième chemin (coupleur 101, bras b2, coupleur 102) due au retard 'r et au déphasage cp induits par l'interféromètre. Un compteur de photon est associé à chaque voie de sortie de l'interféromètre, qui a pour fonction de détecter un photon sur la voie associée et de fournir une information correspondante vers des moyens de traitement 200 de cette information. On a donc un compteur de photon CA associé à la voie A et un compteur de photon CB associé à la voie B. Les moyens de traitement 200 assurent en parallèle: la mesure de la clé brute transmise par Alice sur une ou des séquences d'impulsions et les étapes suivantes associées à l'élaboration d'une clé secrète, selon le protocole habituel, à savoir généralement, une étape de réconciliation, une étape d'élimination des erreurs, et une étape d'amplification de confidentialité au terme duquel Alice et Bob auront une clé secrète en commun. la mesure de contraste correspondant à une ou des séquences d'impulsions transmises par un émetteur Alice. Dans l'invention, toutes les impulsions reçues en entrée ER par Bob 5 d'une ligne de transmission avec l'émetteur Alice, sont transmises en entrée El de l'interféromètre. Sur le plan du dispositif de réception, une différence avec le dispositif de l'état de l'art représenté sur la figure 4 précédemment décrite, tient donc à ce qu'il n'y a plus de séparateur 50/50 entre l'entrée de Bob et l'interféromètre, pour transmettre aléatoirement les impulsions, soit vers des moyens dédiés à la mesure de la clé brute (compteur de photons), soit vers l'interféromètre, pour la mesure du contraste. Selon l'invention, la clé comme le contraste sont mesurés en sortie de l'interféromètre. Il en résulte une simplification du protocole très 15 avantageuse. Avec un tel dispositif de réception selon l'invention, un protocole de réception consiste: -à enregistrer l'instant de détection ou d'arrivée de chaque photon dans chacune des deux voies de sortie A et B de l'interféromètre, -à établir la clé et à mesurer le contraste, par un traitement des chronogrammes de détection de photons obtenus, par exemple par traitement informatique. Le traitement des chronogrammes de détection selon l'invention va être expliqué en relation à un premier mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, Alice utilise un protocole de codage temporel des impulsions à deux états. Ce protocole a déjà été décrit plus haut en relation avec les figures 1 et 2. Pour la clarté et la simplicité de l'exposé, on se place dans les conditions suivantes: les impulsions sont de formes rectangulaires et de durée T; les retards Ato et Otj correspondant aux deux états du protocole, sont des multiples de T/2. Dans l'exemple, ils sont respectivement égal à 0, pour coder un bit 0 ou T/2, pour coder un bit 1; l'interféromètre est défini pour que le retard T soit égal à T/2. Mais l'invention ne se limite pas à ces conditions particulières. Partant des principes exposés dans l'invention, 2884662 11 l'homme de l'art saura adapter le dispositif de l'invention pour traiter des impulsions de forme différente, des retards associés au codage qui peuvent prendre une valeur quelconque entre 0 et une valeur inférieure à T apte à définir une zone de chevauchement temporel, et un retard t dans l'interféromètre quelconque inférieur à T. Dans les conditions exposées ci-dessus, et comme illustré sur les figures 1 et 2, on a vu que selon le protocole de codage temporel à deux états, Alice envoie une impulsion à chaque période d'émission PE, qui soit recouvre les fenêtres 3 et 4 (forme io) soit recouvre les fenêtres 4 et 5 (forme il). On montre que dans ces conditions, chaque impulsion cohérente à 1 photon émise par Alice peut être décrite comme une superposition cohérente d'états à un photon (i) dans une fenêtre temporelle i. L'état représentant un bit 0 envoyé par Alice peut s'écrire 15 'bit 0) = (3,4) =3) + 14)) . L'état représentant un bit 1 envoyé par Alice peut s'écrire: I bit 1) =14,5) = 1/f 4) +15 . L'interféromètre est défini par les paramètres de retard T, que l'on a choisi égal à T/2 dans l'exemple, et par un déphasage cp à la propagation 20 entre les deux chemins de propagation (b1, b2). Les formes des impulsions dans les voies A et B de sortie de l'interféromètre, selon que l'impulsion reçue par Bob est une impulsion de forme io correspondant à un bit 0, ou une impulsion de forme il correspondant à un bit 1, sont illustrées sur les figures 8a à 8d, pour un cas de figure idéal où la différence de phase serait par exemple 0 (si c'est 7t il suffit d'inverser les voies A et B dans les figures). On peut découper la période d'observation Po en quatre fenêtres, la fenêtre 3 [tO, tO+T/2] , la fenêtre 4 [tO+T/2, tO+T], la fenêtre 5 [tO+ T, t0+3T/2] et la fenêtre 6 [tO+3T/2, t0+2T]. Les états correspondant à un bit 0 couvrent les fenêtres 3, 4 et 5 dans les voies A et B (figures 8a et 8b). Les états correspondant à un bit 1 couvrent les fenêtres 4, 5 et 6 dans les voies A et B (figures 8c et 8d). Pour décrire l'interféromètre, on introduit un paramètre supplémentaire correspondant à la voie de propagation (A ou B) en plus des fenêtres temporelles (notées i). L'état du système peut être décrit dans une base d'états notés I i, A) et I i, B) . Le bit 0 entrant par la voie A est représenté par: I bit0) = (I 3, A) +14,A . -Na Le bit 1 entrant par la voie A est représenté par I bitl} _ =414, A) +15, A)). Dans le cas d'un bit 0 entrant dans la voie A, l'état après propagation dans l'interféromètre s'écrit: y/o) = 2 V 3, A) +14, A)[1 + exp(iço)]+ exp(içp)I 5, A + 21 13,B)+I4,B)[1 exp(itp)] exp(içl 5,B)) Un calcul similaire dans le cas d'un bit 1 incident dans la voie A donne 10 l'état I v1) qui est obtenu à partir de Iwo) en augmentant d'une unité les indices de toutes les fenêtres temporelles. Dans le cas où Alice envoie un bit 0, les probabilités de détection dans les voies A et B dans chacune des fenêtres temporelles 3, 4 et 5 valent: 1 Po (3)AouB = Po (5)AouB = 8 15 Po(6)AouB = 0 Po (4)A = 4 (1 + cos(gp)) et Po (4)B = 4 (1 cos(ço)) Dans le cas où Alice envoie un bit 1, les probabilités sont semblables, mais pour les fenêtres décalées d'une unité, c'est à dire les fenêtres 4, 5 et 6: 1 20 P, (4)AouB = P (6) AouB = ô P. (3)AuuB 0 P, (5)A = 4 (1 + cos(ço))etPl (5)B = 4 (1 cos(gp) ) Comme Alice envoie les bit 0 et 1 de manière aléatoire avec des probabilités identiques de 1/2, les probabilités de détecter un photon dans 25 les différentes fenêtres et pour les voies A et B sont obtenues en moyennant les probabilités pour les deux types d'impulsions à un photon qu'Alice peut envoyer. Nous obtenons: P(3)Ao,a = P(6)Ao a = 16 P(4) A = P(5)A = 8 ( 2 + cos()) et P(4)B = P(5)B = g (IÉ cos((p)) La somme totale des probabilités de détection d'un photon dans les voies de sortie A et B, pour une impulsion à un photon reçue en entrée, est donc bien égale à 1. Les détections de photon dans la fenêtre 3 sont attribuables sans ambiguïté à des bits 0: si un photon est détecté dans la fenêtre 3 sur la voie A ou sur la voie B alors Bob est certain qu'Alice avait envoyé le bit O. Les détections dans la fenêtre 6 sont attribuables sans ambiguïté à des bits 1: si un photon est détecté dans la fenêtre 6 sur la voie A ou sur la voie B, Bob est certain qu'Alice a envoyé un bit 1. Dans l'invention, comme une détection dans la fenêtre 4 ou 5 est ambiguë et ne permet pas à Bob de connaître le bit envoyé par Alice, on utilise les détections dans ces fenêtres "ambiguës" pour réaliser la mesure de contraste, correspondant à une mesure de la durée moyenne des impulsions reçues. Ainsi, dans un dispositif selon l'invention, les moyens de traitement 200 reçoivent les informations de détection des compteurs CA et CB. En pratique, on a une information de détection de photon par période d'observation, avec un instant de détection associé. Les moyens de traitement analysent l'instant de détection pour chaque période d'observation, pour déterminer la fenêtre de détection associée: si c'est la fenêtre 3 ou 6, c'est une information pour la mesure de la clé brute, si c'est la fenêtre 4 ou 5, c'est une information pour la mesure de contraste. On a ainsi un étage de détection de photon commun aux deux aspects du protocole de réception, comprenant l'interféromètre 100 et les compteurs CA et CB, puis un étage d'aiguillage 201 vers des moyens de calcul différenciés, c'est à dire soit des moyens 202 de mesure de la clé soit des moyens 203 de mesure du contraste, selon l'instant de détection. L'analyse de l'instant de détection peut être implémentée de différentes façons, selon le référentiel de temps retenu qui peut être le début d'une séquence, une mesure de temps absolue, ou le début de chaque période d'observation. Elle est synchronisée avec l'horloge commune à l'émission et à la réception. Selon un aspect de l'invention, les moyens 203 de mesure du contraste utilisent comme information l'instant de détection du photon dans une période d'observation, pour ne tenir compte que des détections dans les fenêtres 4 et 5 pour la mesure du contraste._Par rapport à l'état de la technique, la réduction du nombre de détecteurs de 3 à 2 ainsi que la réduction du nombre de fenêtres temporelles prises en compte dans la mesure du contraste se traduisent par une réduction du bruit lié aux coups d'obscurité des compteurs. Cela se traduit directement par une augmentation de la portée du dispositif pour laquelle il est possible de transmettre une clé de façon sûre. De plus, la réduction du nombre de détecteurs se traduit par une mise en oeuvre plus facile et une diminution du coût du dispositif. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens 203 de mesure du contraste C tiennent compte de toutes ces détections de photons réalisées dans les fenêtres 4 et 5. Ainsi, à chaque fois que l'un ou l'autre compteur détecte un photon dans une période PoK d'observation donnée, si l'instant de détection de ce photon est compris dans la fenêtre 4 ou 5, c'est à dire entre tk+T/2 et tk+3T/2, où tk représente le top horloge de la kième période d'observation d'une séquence, cette détection est transmise aux moyens 203 de mesure du contraste C. On a vu que si on mesure le contraste C sur un grand nombre d'impulsions, une mesure de ce contraste est donnée par le calcul de la différence entre le nombre de photons sortant dans la voie A et le nombre de photons sortant dans la voie B, normalisé par le nombre total de photons détectés. Cette mesuredoit se faire sur un grand nombre d'impulsions, afin de diminuer l'erreur statistique. Dans l'invention, ce sont donc tous les photons détectés dans les fenêtres 4 et 5, dans chaque période d'observation. On peut donc écrire la 30 mesure du contraste C comme suit: C= C45 = NA''S N84,5 formule 1 N 4,5 + N84,5 où NA 5 et N4 5 sont le nombre de photons détecté pendant la séquence respectivement dans la voie A et dans la voie B. 2884662 15 En pratique, pour chaque détection dans l'une des voies A ou B et dans les fenêtres 4 et 5, une information correspondante est transmise aux moyens 203 de mesure du contraste, qui mettent à jour le cas échéant le nombre de photons détectés dans la voie A dans ces fenêtres (NA4,5) ou le nombre de photons détectés dans la voie B dans ces fenêtres (NB4,5), pour une séquence d'impulsions. Pour cette séquence, C4,5 peut alors être calculée. En pratique, un autre facteur à prendre en compte dans la mesure du contraste est la variation du paramètre de déphasage à la propagation dans l'interféromètre. cf) est en pratique variable, avec la température, les sauts en longueurs d'onde..., et très difficilement contrôlable. Or la valeur du déphasage cf) agit sur la mesure. En effet, on peut écrire: NA4,5 = 4(2 +cos(tp)J et NB4,s = 4(2 cos() J Le contraste mesuré sur les fenêtres 4 et 5 peut ainsi s'écrire: C4 5 = 3-cos(çp) On peut s'arranger en pratique pour utiliser un interféromètre dont le temps caractéristique de la fluctuation du déphasage cp correspond à la durée d'une séquence d'impulsions: sur la séquence, on peut alors considérer que la phase ne varie pas. Mais d'une séquence d'impulsion à une autre, elle varie. Sur un grand nombre de séquences d'impulsion, dans le cas où le déphasage cp est une variable aléatoire de distribution de probabilité uniforme entre 0 et r, ce que l'on peut obtenir en pratique, par exemple en faisant varier de manière aléatoire la différence de marche de l'interféromètre d'une distance de l'ordre de la longueur d'onde, on va obtenir une distribution des valeurs de contrastes calculées dont on peut calculer la variance, et qui donne la durée moyenne (ou le profil moyen) de l'impulsion, qui nous intéresse. A titre d'exemple, on effectuera par exemple des séquences de 3 millisecondes, d'impulsions de 100 nanosecondes. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, Bob effectue une post-sélection des détections de photon dans les fenêtres 4 et 5, de manière à éliminer le fond continu dû aux perturbations de transmission causées par les défauts de la ligne de transmission entre Bob et Alice, et/ou un espion, et parvenir ainsi à un contraste de 100%. Bob réalise cette post-sélection pour chacune des détections dans les fenêtres 4 et 5, en vérifiant auprès d'Alice quel bit, bit 0 ou bit 1, elle a effectivement envoyé. II est possible de faire cette vérification sans préjudices pour la sécurité du protocole de transmission de la clé, car les détections dans ces fenêtres ne sont pas utilisées pour mesurer la clé. Dans un exemple pratique de réalisation, Bob effectue cette postsélection après chaque séquence d'impulsions transmises par Alice. Pendant la séquence, il mémorise les informations associées à chaque détection: index de la période d'observation dans la séquence, voie de détection A ou B, et instant de détection (qui peut être donné par une mesure du temps par rapport au top de départ (to) de la période d'observation, une mesure de temps "absolue", depuis le début de la séquence ou simplement l'identification de la fenêtre dans laquelle a eu lieue la détection). Ainsi, après réception de chaque séquence d'impulsions, Bob a un ensemble D4,5 de détections de photons sur les fenêtres 4 et 5, comme schématiquement illustré sur la figure 9. Pour chaque détection, il dispose des informations citées ci-dessus. Bob effectue alors une post-sélection sur cet ensemble. Pour chaque détection de cet ensemble, il demande à Alice le type de 25 bit qu'elle a effectivement envoyé. Dans le cas d'une détection d'un photon dans la fenêtre 4, si Alice a envoyé un bit 0, c'est correct: Bob conserve l'information de détection correspondante. Par contre, si Alice a envoyé un bit 1, ce n'est pas correct: Bob rejette l'information de détection correspondante. Dans le cas d'une détection d'un photon dans la fenêtre 5, si Alice a envoyé un bit 1, c'est correct: Bob conserve l'information de détection correspondante. Par contre, si Alice a envoyé un bit 0, ce n'est pas correct: Bob rejette l'information de détection. A la fin, Bob dispose d'un ensemble D'4,5 de détection duquel il a éliminé a posteriori le fond continu, et sur lequel il va calculer le contraste correspondant C4,5. Après un grand nombre de séquences, Bob peut aussi calculer la variance V(C4,5) associée à la mesure C4,5. Ces calculs permettent, par comparaison avec les valeurs théoriques correspondantes, de détecter une chute de contraste et l'intervention éventuelle d'un espion. En effet, sur le plan théorique, dans le cas idéal où la transmission n'est perturbée ni par les défauts de la ligne ni par l'espion, le contraste vaut: Cps = cos(!,) Selon la valeur de la phase, le contraste peut ainsi être égal à 100 %. Sa valeur peut être évaluée de façon statistique. En supposant que la phase (p est une variable aléatoire de distribution de probabilité uniforme entre 0 et 27r, la variance V(Cps) de Cps vaut donc 112. En pratique, pour faire varier la phase de manière aléatoire, on peut faire varier de manière aléatoire la différence de marche de l'interféromètre d'une distance de l'ordre de la longueur d'onde. Dans le cas où la transmission présente des imperfections ou dans le cas où un espion envoie des impulsions de durée plus courtes que T, le contraste Cps est dégradé et devient égal à Cps = (1 dC)cos(gp) où dC représente la chute de contraste (dC Un deuxième mode de réalisation de l'invention comprend l'utilisation d'un protocole de codage à 4 états, protocole qui est décrit dans la publication précitée ("Time coding protocols for quantum key distribution", Thierry Debuisschert and William Boucher). Ce protocole est intéressant en ce qu'il permet d'imposer une relation de symétrie que Eve doit respecter 2884662 18 pour ne pas être détectée et qui l'empêche d'exploiter les pertes de la ligne de transmission. Selon ce protocole, Alice envoie en plus des impulsions codant le bit 0 et le bit 1, des impulsions supplémentaires qui ne codent aucune information, 5 comme illustré sur la figure 10, et qui "encadrent" temporellement, avec une zone de recouvrement, les impulsions codant le bit 0 et le bit 1. On a ainsi 2 formes d'impulsions supplémentaires ia et ib, et le protocole utilise 4 retards temporels At; inférieurs à la durée T de l'impulsion. Dans l'exemple des impulsions cohérents rectangulaires de durée T, en prenant des retards multiples de T/2, on aura typiquement (figure 10) : une forme d'impulsion ia ne codant aucune information, associée à un retard nul, et donc couvrant dans une période d'émission PE, la fenêtre [t0, tO+T]; cette impulsion peut donc s'écrire 1/-el 2)+13)); - une forme d'impulsion io, codant un bit 0, associée à un retard T/2, et 15 donc couvrant dans une période d'émission PE, la fenêtre [tO+T/2, t0+3T/2]; cette impulsion peut donc s'écrire 1// lj 3) + 4)); -une forme d'impulsion il, codant un bit 1, associée à un retard T et donc couvrant dans une période d'émission PE, la fenêtre [tO+T, t0+2T]; cette impulsion peut donc s'écrire 1/ J 4)+15)); -une forme d'impulsion ia ne codant aucune information, associée à un retard nul, et donc couvrant dans une période d'émission PE, la fenêtre [t0+3T/2, t0+5T/2]; cette impulsion peut donc s'écrire 1/,/i (J 5) + 6)). Lors de l'envoi de la clé brute par Alice, les 4 types d'impulsions sont envoyées aléatoirement avec des probabilités identiques égales à 1/4. Bob détecte tous les photons correspondants et vérifie les relations de symétrie imposées par le protocole. Ensuite, Alice indique à Bob chaque fois qu'elle a envoyé une impulsion sans information. Bob peut alors éliminer les résultats de mesure correspondants. II se retrouve alors ramené au cas d'un protocole à 2 états, correspondant dans une situation analogue au premier mode de réalisation de l'invention décrit. Plus particulièrement les moyens de mesure du contraste sont alors configurés pour effectuer une post-sélection des informations de détection reçues des compteurs, avant leur comptabilisation. Cette post- sélection comprend les opérations suivantes: - déterminer si la détection du photon permet de connaître avec certitude si un bit 1 ou un bit 0 a été envoyé, et conserver le résultat pour l'établissement de la clé si c'est le cas, sinon, vérifier auprès de l'émetteur quel bit a été envoyé afin de déterminer si l'instant de détection du photon peut permettre de contribuer à l'évaluation du contraste, et conserver la mesure si c'est le cas, - sinon, rejeter la mesure. En pratique, Alice utilise un dispositif de codage temporel qui peut être réalisé avec des moyens simples tels que des diodes lasers et des modulateurs rapides, soit en espace libre soit avec des composants fibrés. Il est notamment possible d'utiliser un montage entièrement fibré comprenant des composants développés pour les applications de télécommunication. Le dispositif de détection de Bob est constitué d'un simple interféromètre 100, de 2 compteurs de photons CA, CB, associés et de moyens de traitement des informations, typiquement un calculateur numérique associé à des moyens d'enregistrement (mémoires ou autres). Le codage temporel n'utilise pas la polarisation des impulsions. II peut donc fonctionner même si la polarisation des impulsions reçues par Bob a été modifiée lors de la propagation. En utilisant des composants indépendants de la polarisation, notamment les coupleurs 101 et 102 du dispositif de réception, on peut conserver cet avantage et ainsi réaliser un dispositif insensible aux perturbations de polarisation liées à la ligne de transmission. REVENDICATIONS 1. Récepteur (Bob) dans un système de distribution quantique d'une clé, recevant d'un émetteur (Alice) une suite aléatoire de bits 0 et 1 transmise dans une séquence d'impulsions cohérentes à 1 photon, chaque impulsion ayant une durée T, selon un protocole synchrone de codage temporel des impulsions à au moins deux états correspondant l'un au codage d'un bit 0, l'autre au codage d'un bit 1, chaque état étant défini par un retard (At;) d'une impulsion par rapport à un top d'horloge, ledit retard ayant une valeur nulle ou inférieure à la durée T, ledit récepteur comprenant un interféromètre de Mach-Zender dimensionné pour introduire entre un premier bras (b1) et un deuxième bras (b2) un retard (i) inférieur à la durée T d'une impulsion, une première voie (A) de sortie dudit interféromètre étant associée à un premier compteur de photons (CA) fournissant des informations de sortie comprenant un instant de détection pour chaque photon détecté sur ladite première voie, une deuxième voie (B) de sortie dudit interféromètre étant associée à un deuxième compteur de photons (CB) fournissant des informations de sortie comprenant un instant de détection pour chaque photon détecté sur ladite deuxième voie, caractérisé en ce que ledit récepteur comprend des moyens (202) de mesure d'une clé, des moyens (203) de mesure de contraste et des moyens d'aiguillage (201), lesdits moyens d'aiguillage recevant les informations desdits premier et deuxième compteurs de photons (CA, CB) pour transmettre lesdites informations soit vers les moyens (202) de mesure d'une clé brute soit vers les moyens (203) de mesure de contraste, en fonction de l'instant de détection associé. 2. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (203) de mesure de contraste sont configurés pour comptabiliser les informations de détection reçues, de manière à fournir un premier nombre (NI) de photons détectés dans la première voie (A), et un deuxième nombre (N2) de photons détectés dans la deuxième voie (B), et pour calculer une valeur de contraste (C4,5) associée donnée par la différence desdits premier et deuxième nombres rapportée à la somme desdits premier et deuxième nombres. 3. Récepteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure du contraste (203) sont configurés pour calculer une variance des mesures de contraste effectuées sur un grand nombre de séquences d'impulsions. 4. Récepteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure du contraste sont configurés pour effectuer une postsélection des informations de détection reçues desdits compteurs, avant leur comptabilisation, comprenant les opérations suivantes: - déterminer si la détection du photon permet de connaître avec 15 certitude si un bit 1 ou un bit 0 a été envoyé, et conserver le résultat pour l'établissement de la clé si c'est le cas, - sinon, vérifier auprès de l'émetteur quel bit a été envoyé afin de déterminer si l'instant de détection du photon peut permettre de contribuer à l'évaluation du contraste et conserver la mesure si c'est le cas, - sinon, rejeter la mesure. 7. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séquence d'impulsions qu'il reçoit est codée par un émetteur selon un protocole de codage temporel symétrique à quatre états, deux états correspondant l'un au codage d'un bit 0 et l'autre au codage d'un bit 1, deux autres états ne codant aucune information, ledit récepteur étant configuré pour éliminer les détections de photon en fonction de leurs instants de détection qui correspondent à des états ne codant aucune information, à partir d'informations communiquées par l'émetteur. 8. Récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le retard d'une impulsion par rapport à un top horloge est un multiple de T/2. 7. Récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interféromètre (100) est calibré pour introduire un retard t entre ses deux bras (b1, b2) qui est égal à T/2. 8. Système de distribution quantique d'une clé entre un émetteur (Alice) et un récepteur (Bob), comprenant l'envoi par l'émetteur d'une suite aléatoire de bits codées dans une séquence d'impulsions cohérentes à un photon de largeur T, selon un protocole de codage o temporel à au moins deux états correspondant l'un au codage d'un bit 0, l'autre au codage d'un bit 1, chaque état étant défini par un retard (At;) d'une impulsion par rapport à un top d'horloge, ledit retard ayant une valeur nulle ou inférieure à la durée T, caractérisé en ce que le récepteur: -applique une mesure de cohérence d'impulsions au moyen d'un interféromètre de Mach Zender (100) calibré pour introduire un retard (-c) entre ses deux bras (b1, b2), -applique une détection de photon dans chaque voie de sortie (A, B) de l'interféromètre et enregistre un instant de détection associé, et fournit 20 une information de détection associée, -aiguille ladite information de détection soit vers des moyens (202) de mesure d'une clé brute soit vers des moyens (203) de mesure de contraste, en fonction de l'instant de détection associé. 9. Système de distribution quantique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un échange d'informations entre le récepteur et l'émetteur des informations sur la séquence transmise et reçue, permettant une post-sélection des informations de détection reçues par les moyens de mesure du contraste du récepteur, avant leur 30 comptabilisation, ladite post-sélection comprenant les opérations suivantes: - déterminer si la détection du photon permet de connaître avec certitude si un bit 1 ou un bit 0 a été envoyé, et conserver le résultat pour l'établissement de la clé si c'est le cas, - sinon, vérifier auprès de l'émetteur quel bit a été envoyé afin de déterminer si l'instant de détection du photon peut permettre de contribuer à l'évaluation du contraste, et conserver la mesure si c'est le cas, -sinon, rejeter la mesure. 10. Système de distribution quantique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le protocole de codage temporel appliqué par l'émetteur est un protocole à quatre états, deux états correspondant l'un o au codage d'un bit 0 et l'autre au codage d'un bit 1, deux autres états ne codant aucune information, et en ce que le récepteur est configuré pour éliminer parmi les informations de détection de photon, en fonction de leur instant de détection associé, les informations de détection qui correspondent à des états ne codant aucune information, à partir d'informations communiquées par l'émetteur.