INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Système et méthode de génération de clé secrète sûre La présente invention concerne le domaine de la sécurité des technologies de l’information et plus particulièrement le domaine de la distribution de clé par satellites via des canaux quantiques.
Depuis toujours, il existe la nécessité d’échanger, par un canal de communication public, des informations sensibles qui doivent rester secrètes. Supposons que deux personnes, Alice et Bob, souhaitent échanger, au travers d’un canal de communication public authentifié (par exemple internet), des informations sensibles à l’abri des regards indiscrets. Pour cela ils doivent chiffrer leurs messages. Appelons Eve, la personne qui souhaite intercepter ces messages. Alice doit, à l’aide d’une fonction cryptographique publiée (c’est à dire non secrète) et d’une clé secrète, chiffrer ses messages avant de les envoyer à Bob au travers d’un canal public. Lorsque Bob reçoit les messages chiffrés, il doit, à l’aide de la même fonction cryptographique et de la même clé secrète qu’Alice, les déchiffrer pour pouvoir accéder aux informations en clair.
Se pose maintenant le problème de la clé secrète partagée entre Alice et Bob : comment est-elle générée, comment est-elle échangée de façon sécurisée et à l’abri des regards indiscrets ?
Lors des échanges sécurisés sur internet, l’établissement d’une clé secrète partagée est effectué à l’aide de techniques reposant sur la cryptographie é clé publique que nous ne détaillons pas ici. Une nouvelle solution a été imaginée à la fin du XXème siècle. Elle propose d’utiliser un canal quantique qui permet à Alice et à Bob d’établir une clé secrète commune en échangeant des particules quantiques (ex : des photons) sans qu’Eve ne puisse remonter à la clé. Néanmoins, cette technique de distribution des clés par des canaux quantiques (QKD en anglais pour Q uantum K ey D istribution) souffre de quelques limitations qui rendent difficile son application à un grand nombre d’utilisateurs et sur de très longues distances. Ce qui pourrait, à terme, rendre cette technique peu attractive et donc pas assez rentable pour générer des opportunités industrielles.
La représente schématiquement l’architecture d’un canal quantique qui permet, à deux utilisateurs Alice (l’émetteur du code) et Bob (le récepteur du code), d’établir une clé secrète commune. La clé est une séquence de bits, aléatoires, pouvant donc prendre comme valeur 0 ou 1. Pour transmettre cette clé, Alice encode chaque bit de la clé selon deux modes de polarisation d’un photon préparé par Alice, le choix du mode de polarisation est aléatoire. Alice note pour chaque bit (donc chaque photon) le mode de polarisation aléatoirement choisi. A l’aide d’un filtre polarisant et d’un détecteur de photons pouvant être orienté alternativement selon deux modes de polarisation choisis aléatoirement, Bob note le résultat de détection (le photon a passé le filtre, ou le photon n'a pas passé le filtre), ainsi que l'orientation choisie du filtre.
Une fois toute la séquence de qubits transmise, Alice envoie à Bob les modes de polarisation employés pour chaque qubit par un canal clair authentifié. Bob peut alors déduire la valeur des bits pour lesquels l'orientation de polarisation a été la même. Il connaît alors avec certitude N bits en moyenne pour 2N bits transmis par Alice, cette séquence étant appelée clé réconciliée.
Enfin, Alice et Bob se mettent d'accord sur un sous-ensemble de la clé réconciliée. Ils comparent alors s'ils ont obtenu les mêmes bits dans ce sous-ensemble : si oui, ils utilisent le reste de la clé pour dériver une clé cryptographique. S'il y a un désaccord, le processus est recommencé. En effet, le théorème de non clonage garantit qu'en cas d'écoute, Eve force le photon sur un mode de polarisation (qui n'est pas forcément celle d'Alice). Alors, si Eve devine correctement le mode d'Alice avec une probabilité de 50 %, alors 25 % des bits de la clé de réconciliation seront en désaccord. De manière générale, en sacrifiant n bits de la clé de réconciliation, Alice et Bob peuvent détecter un éventuel espion sur le canal avec une probabilité de .
Au niveau des réseaux sols, l’échange de clé (ou plus précisément : l’établissement de clé) par un canal quantique se fait simplement, via un canal de communication optique porté par de la fibre optique. Néanmoins, l’échange de photons polarisés uniques (ou d’impulsions lumineuses de très faible intensité) au travers d’une fibre ne permet pas, à Alice et à Bob, d’échanger ces photons au-delà des 100km qui représentent l’asymptote de probabilité d’absorption à 100% des photons par le matériau qui compose la fibre optique.
En conséquence, l’architecture des réseaux de canaux quantiques est fortement impactée par cette contrainte physique. Deux solutions ont été imaginées pour palier à cette limitation des 100km.
La première solution envisagée est de propager les clés par des nœuds dits "de confiance" (ou "trusted nodes") placés à intervalles réguliers (tous les 100 kilomètres par exemple). La illustre schématiquement un dispositif de génération de clé par nœud de confiance connu de l’art antérieur. Le nœud de confiance manipule en clair la clé établie avec Alice (Clé A) et la clé établie avec Bob (Clé B). Ce nœud de confiance est positionné à équidistance entre Alice et Bob et permet d’allonger la portée d’établissement de clé par canaux quantiques à 200km. Ensuite, le nœud de confiance s’appuie sur la technique du masque jetable pour transmettre cette clé A à Bob. Pour cela, le nœud de confiance effectue un « XOR » (porte logique OU exclusif) entre la clé d’Alice et la clé de Bob. Par « XOR », on entend ici et dans la suite du document le fait de combiner deux clés par la porte logique « ou exclusif » ou « XOR », de symbole ⊕. Le résultat est transmis à Bob par un canal clair authentifié. Bob, qui détient la clé B, pourra de nouveau effectuer un XOR entre la séquence reçue du nœud n°2 et sa clé (Clé B) pour recouvrer la clé d’Alice (Clé A).
Les lasers à décalage de phase L1-L8 de la banque de laser LB présentent des longueurs d’onde étagées, deux lasers d’indices successifs Li, Li+1 étant séparés d’une bande spectrale de séparation de 100GHz dans cet exemple. Bien entendu, on pourra choisir librement la valeur de cette bande spectrale de séparation selon le domaine d’application, la largeur de bande spectrale disponible pour accommoder tous les rayonnements, et le nombre de lasers à décalage de phase dans la banque de laser LB.
Poursuivant la description de la , et du premier bloc photonique B1, celui-ci comprend quatre dispositifs actifs de combinaison ACD1-ACD4, respectivement associés à deux premiers rayonnements lumineux de deux lasers à décalage de phase différents. On forme de la sorte quatre rayonnements lumineux combinés, ces rayonnements lumineux combinés présentant donc chacun deux raies spectrales correspondant à la longueur d’onde d’émission de chacun des lasers à décalage de phase d’origine. Ces quatre dispositifs actifs de combinaison ACD1-ACD4 sont similaires et forment un premier étage de combinaison du premier bloc.
Dans l’exemple de la , on a prévu un deuxième étage de combinaison, composé de deux dispositifs actifs de combinaison secondaire ACDa-ACDb. Les rayonnements lumineux combinés sont guidés deux à deux sur les entrées de ces deux dispositifs, qui combinent ces rayonnements deux à deux pour fournir à leur tour deux rayonnements lumineux combinés présentant donc chacun quatre raies spectrales correspondant à la longueur d’onde d’émission de chacun des lasers à décalage de phase d’origine. Plus précisément, un premier dispositif secondaire ACDa fournit un rayonnement lumineux l1+l2+l3+l4 présentant le contenu spectral des 4 premiers lasers L1-L4 auquel il est optiquement couplé. Similairement, un deuxième dispositif secondaire ACDb fournit un rayonnement lumineux l5+l6+l7+l8 présentant le contenu spectral des 4 autres lasers L5-L8 de la banque auquel il est optiquement couplé. Pour faciliter cette combinaison en deux étages, on note que les lasers à décalage de phase L1-LN sont associés aux dispositifs actifs de combinaison du premier étage de manière entrelacée : deux lasers à décalage de phase associés à un même dispositif actif de combinaison étant décalés de 200GHz. De la sorte on s’assure que les combinaisons spectrales du deuxième étage du premier bloc B1 se réalisent sur deux rayonnements lumineux dont les raies spectrales sont séparées les unes des autres de 100GHz.
Enfin, le premier bloc photonique de l’exemple de la comprend dans un troisième étage un diviseur de puissance S, qui constitue un dispositif de combinaison passif des rayonnements lumineux combinés issus du deuxième étage. Ce dispositif de combinaison passif constitue un troisième étage de combinaison. Un tel dispositif passif présente une perte optique relativement importante, de l’ordre de 3,5 dB, mais permet de facilement (sans moyen de contrôle actif) combiner les deux rayonnements lumineux combinés issus du deuxième étage du premier bloc photonique B1. Ce premier bloc produit au final, au niveau des deux zones d’émission Z1, Z2, deux rayonnements de sorties combinant spectralement les rayonnements issus des huit lasers à décalage de phase L1-L8 de la banque de laser LB. On comprend que chaque rayonnement lumineux de sortie, issue de multiples combinaisons, présente une puissance relativement élevée. Comme on l’a déjà énoncé, le deuxième bloc photonique B2 de la puce photonique intégrée peut présenter une architecture identique à celle du premier bloc photonique B1, si bien qu’au final la puce photonique intégrée PIC produit quatre rayonnements lumineux de sorties, qui peuvent être couplés à un réseau de quatre fibres optiques, non représentées sur la figure.
D’une manière plus générale, on comprend que chaque bloc photonique B1,B2 peut comprendre une pluralité d’étages de combinaison, chaque étage étant composé d’au moins un dispositif de combinaison actif ou passif. Les dispositifs de combinaison présents dans les étages d’ordre supérieur ou égal à 2, sont désignés dispositif de combinaison secondaire dans la présente demande. On peut ainsi former une puce photonique particulièrement efficace (en favorisant les dispositifs de combinaison actifs) et limiter le nombre de ports de sorties de la puce, c’est-à-dire de rayonnements lumineux de sortie, indépendamment du nombre de lasers à décalage de phase, chaque rayonnement lumineux de sortie présentant une puissance optique relativement importante. On peut donc proposer une puce photonique intégrée présentant N lasers à décalage de phase, produisant chacun deux faisceaux lumineux de sorties, et coupler efficacement cette puce PIC à un nombre M de fibres optiques, M étant inférieur à N (dans le cas d’une pluralité d’étage de combinaison) ou égale à N (dans le cas d’une puce PIC présentant un unique étage de combinaison).
La représente un troisième exemple d’une puce photonique intégrée PIC hybridant le premier et le deuxième mode de mise en œuvre. Par souci de simplification de la figure, on n’a pas représenté sur celle-ci, pour tous les dispositifs de combinaison actifs, les éléments de commande et de mesure ainsi que les signaux associés. Ils sont toutefois bien entendu présents.
Dans cet exemple, huit lasers à décalage de phase L1-L8 sont associés à un premier étage de combinaison formé de huit dispositifs actifs de combinaison ACD1-ACD8 conformément au premier mode de mise en œuvre. Chaque dispositif actif de combinaison met donc en œuvre une combinaison cohérente des 2 rayonnements issus du laser à décalage de phase auquel il est associé.
Ce premier étage est optiquement relié par un réseau de guides d’onde à trois autres étages successifs de dispositifs actifs secondaires de combinaison, conforme au deuxième mode de mise en œuvre, c’est-à-dire réalisant une combinaison spectrale. Le deuxième étage est composé de quatre dispositifs actifs secondaires de combinaison ACD1’-ACD4’, le troisième étage de combinaison est composé de deux dispositifs actifs secondaires de combinaison ACDa, ACDb, et le quatrième étage d’un unique dispositif actif secondaire de combinaison ACDc.
La puce photonique intégrée de ce troisième exemple n’emploie que des dispositifs actifs de combinaison, ce qui tend à réduire les pertes optiques (au prix d’une complexité de régulation un peu plus importante). Toute la puissance optique générée par la banque de laser, aux pertes près, est rendue disponible dans un unique rayonnement de sortie de la puce PIC, au niveau d’une unique zone d’émission Z1. Ce rayonnement de sortie porte le contenu spectral des 8 lasers à décalage de phase LS1-LS8 de la banque LB.
La représente un quatrième exemple d’une puce photonique intégrée PIC hybridant le premier et le deuxième mode de mise en œuvre. Il s’agit d’une variation de la puce photonique du troisième exemple de la , dans lequel le dispositif actif de combinaison secondaire du quatrième étage a été remplacé par un dispositif passif de combinaison S. Il peut s’agir d’un diviseur de puissance. La puissance optique générée par la banque de laser est rendue disponible dans deux rayonnements de sortie de la puce PIC, au niveau des deux zones d’émission Z1, Z2.
La représente un cinquième exemple d’une puce photonique intégrée PIC hybridant le premier et le deuxième mode de mise en œuvre. Il s’agit d’une variation des puces photoniques PIC du troisième exemple et du quatrième exemple des figures 7 et 8, dans lequel les dispositifs actifs secondaires de combinaison ACDa, ACDb, ACDc du quatrième et du troisième étage ont été remplacés par des dispositifs passifs de combinaison S, tel que des diviseurs de puissance. La puissance optique générée par la banque de laser est rendue disponible dans quatre rayonnements de sortie de la puce PIC, au niveau des quatre zones d’émission Z1-Z4. On note que cette architecture nécessite de faire se croiser deux guides d’onde au niveau de la zone marquée X sur cette figure, ce croisement engendrant des pertes de l’ordre de 0,5dB.
Bien que l’on ait illustré l’utilisation d’une banque de lasers à décalage de phase à contre-réaction distribuée, qui forme le type de laser privilégié dans de nombreuses applications pour les avantages rappelées dans un paragraphe précédent de cette demande, l’invention n’est toutefois nullement à ce type de laser. Elle s’applique plus généralement à toute banque formée de lasers comportant chacun une cavité optique définie par deux extrémités et émettant un premier rayonnement lumineux et un second rayonnement lumineux respectivement issus des deux extrémités.
Pour réduire le nombre de plots de contact sur la puce photonique intégrée PIC et faciliter le routage des signaux de mesure, on peut prévoir de connecter entre elles toutes les lignes conductrices portant les signaux de mesure TAP des dispositifs actifs de combinaison ACD1-ACDN. De la sorte on rend disponible un unique signal électrique de mesure au niveau d’un unique plot de la puce PIC, ce signal de mesure étant représentatif de la puissance optique disponible sur l’ensemble des photodétecteurs des dispositifs actifs de combinaison de la puce PIC. Une seule ligne du bus BUS porte ce signal de mesure pour le transmettre sur une unique entrée du dispositif de commande CTRL_IC. Celui-ci met en œuvre un programme de calibration et/ou régulation des signaux de commande PS_CTRL des déphaseurs de chaque dispositif actif de combinaison ACD1-ACDN. Ce programme de calibration et/ou régulation vise à minimiser la valeur portée par l’unique signal de mesure, par exemple au cours d’une phase de démarrage de la puce.
Alternativement à un tel programme, on peut prévoir de munir la puce photonique intégrée d’un interrupteur multivoie, commandable par le dispositif de commande CTRL_IC, permettant de relier le photodétecteur d’un dispositif actif de combinaison choisi à l’unique plot de contact de la puce photonique intégrée.
Par ailleurs, bien que l’on ait ici décrit et représenté dans les différents modes de mise en œuvre et dans les exemples que les rayonnements combinés étaient guidés directement vers les zones d’émission de la puce photonique intégrée, cette caractéristique n’est toutefois pas essentielle. On peut ainsi prévoir d’insérer d’autres dispositifs interceptant la propagation de ces rayonnements lumineux combinés, par exemple un réseau de modulateurs, avant que ceux-ci soient acheminés par le réseau de guides d’onde vers la ou les zones d’émission de la puce.
Chacune des compositions 1A à 1C et C1 a apporté des bénéfices de lissage temporaire aux cheveux, et a réduit les frisottis même en cas de forte humidité. Cependant, les cheveux traités avec la composition C1 étaient plus raides et plus recouverts en comparaison aux cheveux traités avec les compositions 1A à 1C, qui avaient un toucher plus lisse et plus naturel.
Exemple 2 - Essai de stabilité La stabilité des compositions inventives et comparatives du tableau 1 a été évaluée en mesurant le pH, la viscosité et l'aspect visuel des compositions, au fil du temps.
[TABLEAU 2A] - pH Composition Jour 0 Jour 5 Jour 9 pH T pH Δ pH T pH Δ pH C1 3,65 25 °C 3,54 -0,11 25 °C 3,41 -0,24 60 °C 2,71 -0,94 60 °C 2,40 -1,25 1A 3,83 25 °C 3,78 -0,05 25 °C 3,69 -0,14 60 °C 3,06 -0,77 60 °C 2,60 -1,23 1B 4,70 25 °C 4,37 -0,33 25 °C 4,29 -0,41 60 °C 3,65 -1,05 60 °C 3,33 -1,37 1C 4,57 25 °C 4,50 -0,07 25 °C 4,46 -0,11 60 °C 4,47 -0,10 60 °C 4,44 -0,13
[TABLEAU 2B] - Viscosité Composition Jour 0 Jour 3 Jour 10 η (mPa·s) T η (mPa·s) Δ η T η (mPa·s) Δ η C1 Mince comme de l’eau - Mince comme de l’eau - - Mince comme de l’eau - 1A 287 25 °C 254 -33 25 °C 256 -31 60 °C 99 -188 60 °C 99 -188 1B 283 25 °C 245 -38 25 °C 228 -55 60 °C 122 -161 60 °C 110 -173 1C 375 25 °C 385 +10 25 °C 315 -60 60 °C 375 - 60 °C 282 -93
La viscosité de chacune des compositions 1A à 1C et C1 a été mesurée à l'aide d'un Rheomat RM 180, broche M2 pendant 30 secondes dans des conditions ambiantes (c'est-à-dire à température et pression ambiantes). La composition C1 avait une viscosité très faible lors de la préparation (mince comme de l'eau), qui n'a pas changé avec le temps. Chacune des compositions inventives 1A à 1C avait une viscosité initiale (jour 0) convenable pour une application sur les cheveux, et un changement de viscosité dans le temps acceptable pour démontrer que les compositions étaient stables, la composition 1C présentant la plus grande stabilité.
En outre, chacune des compositions 1A à 1C et C1 a été évaluée visuellement sur une période de 10 jours. La composition comparative C1 a montré que certains solides ont précipité au jour 5, lesquels étaient visibles au fond du récipient, ce qui démontre que la composition C1 est la moins stable. Les compositions inventives 1A et 1B présentaient de petites quantités de solides en suspension dans les solutions au jour 9, mais aucun précipité n'était visible au fond du récipient. La composition inventive 1C était la plus stable, aucun précipité solide n'étant visible dans la solution ou au fond du récipient au jour 10.
Exemple 3 - Essai sur les cheveux Les compositions 1B et C1 ont été testées sur une tête de mannequin aux cheveux bouclés. Tout d'abord, les cheveux ont été lavés et conditionnés avec un shampooing et un après-shampooing standard, puis l'excès d'eau a été éliminé avec une serviette. Ensuite, la composition 1B ou C1 a été appliquée sur la moitié de la tête du mannequin à raison de 7,5 grammes par demi-tête, et répartie à la main dans les cheveux, après quoi les mèches ont été séchées avec un séchoir à rouleaux à une température d'environ 40 à 45 °C pendant une période d'environ 60 minutes.
Une fois les cheveux secs, ils ont été peignés avec les doigts pour rompre le film qui s'était formé sur les cheveux après le séchage. Les cheveux traités avec les deux compositions 1B et C1 ont montré un lissage efficace des cheveux, comme le montre la . Sur la , T0 montre les cheveux traités après l'application des compositions, alors qu'ils sont encore humides, T1 montre les cheveux traités après que les compositions ont séché sur les cheveux, et T2 montre les cheveux traités après qu'ils ont été peignés avec les doigts pour rompre le film formé lors du séchage.
Il a été noté que l'effet de lissage de la composition 1B, avec une concentration significativement plus faible d'acide tannique, était aussi efficace que celui de la composition C1, ce qui est censé être dû aux composants supplémentaires de la composition 1B. En outre, les cheveux traités avec la composition 1B présentaient des propriétés sensorielles améliorées par rapport aux cheveux traités avec la composition C1, telles que la souplesse et le soyeux, ainsi que la texture lisse et le contrôle des frisottis des cheveux traités.
Ainsi, dans cette étape 16 de purge, le débit correspondant à la vitesse relativement élevée de la pompe 10 s’applique dans le dispositif 2 entre le piège 9 et la ligne d’admission d’air 5 du moteur 3. Durant cette phase de purge, le débit dans le conduit de recirculation 14 est nul. Le piège 9 est ainsi purgé de ses vapeurs de carburant par aspiration avec ajout d’air filtré provenant du second filtre à air 8, et l’air chargé des vapeurs de carburant est acheminé par le dispositif 2 à la ligne d’admission 5 par le circuit 12 puis à l’entrée 3a du moteur 3.
Lorsque le calculateur 13 décide de ne plus purger, soit parce que le piège 9 est vide, soit parce qu’une quantité suffisante de vapeurs de carburant a déjà été purgée, le calculateur 13 commande à l’électrovanne 11 de fermer le conduit 12 menant à la ligne d’admission 5 et d’ouvrir le conduit de recirculation 14. Le flux d’air dans le dispositif 2 est alors redirigé dans le conduit de recirculation 14 sans subir d’augmentation de pression ou de température, repassant ainsi à l’étape 14. La pompe 10 peut donc réduire sa vitesse lentement sur son inertie jusqu’à la vitesse relativement faible de dix mille tours par minute correspondant au débit relativement faible. De cette manière, si la purge doit reprendre quelques instants seulement après l’arrêt de la dernière purge, l’inertie conservée par la pompe 10 et par la recirculation du flux d’air permettra que le débit de la purge reprenne plus rapidement tout en limitant l’énergie nécessaire à donner à la pompe 10.
Pompe à moteur hydraulique à compensation de pression électronique à puissance de sortie variable ARRIERE-PLAN TECHNIQUE Le secteur de l'aviation commerciale évalue actuellement des moyens pour réduire ou éliminer significativement les émissions de CO 2 au moyen d'aéronefs et d'équipement de support de nouvelle génération. Les initiatives gouvernementales telles que le programme Clean Sky 2025-2050 de l'UE fixent des cibles et un calendrier pour les fabricants d'équipement d'origine (OEM) d'aéronefs en vue de réduire les émissions de CO 2 . Un aéronef plus électrique utilisant des piles à combustible est une solution possible pour atteindre des objectifs d'émissions réduits. L'élimination de l'équipement de support au sol à combustible fossile est un point d'attention supplémentaire pour la réduction du CO 2 lors des transferts. Aujourd'hui, les groupes de parc convertissent le combustible fossile pour alimenter les pompes hydrauliques à moteur électrique de l'aéronef utilisées pour ouvrir/fermer des portes de chargement, vérifier la fonction d'actionneurs de commande de vol, et réaliser des opérations de maintenance lors des transferts. Les pompes hydrauliques d'aéronefs sont à pression fixe, et dimensionnées pour alimenter des actionneurs de commande de vol soumis à des charges élevées en vol. Lors de l'intervention au sol, la pompe hydraulique consomme la même puissance que pendant le vol qui n'est pas nécessaire lors des opérations au sol.