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Cryptographie quantique CV-QKD appliquée au contexte contraint d’un réseau de télécommunications : étude et mise en œuvre expérimentale

Ref : 0033423 | 08 juin 2021

Date limite de candidature : 19 sept. 2021

2 avenue Pierre Marzin 22300 LANNION – France

Votre rôle

Votre mission sera d’effectuer un travail de thèse sur la cryptographie quantique CV-QKD appliquée au contexte contraint d’un réseau de télécommunications.

Les opérateurs de télécommunications ont un besoin accru de sécurité dans leurs réseaux afin de faire face aux intentions malveillantes et offrir à leurs clients des services de qualité avec un niveau élevé de sécurité (i.e. défense, secteur bancaire, santé, industrie 4.0…). 
Les techniques de cryptographie quantique ont été introduites dans les années 1980 et ont connu des avancées importantes depuis une dizaine d’années pour contrer la menace, que font peser les ordinateurs super puissants (quantiques ou non), sur la cryptographie actuellement mise en oeuvre dans les réseaux.
Parmi les technologies de cryptographie quantique on peut citer la distribution de clés quantiques dite à variable discrète (DV-QKD) qui utilise le protocole BB84 ainsi que des sources et détecteurs de photons uniques. Une autre technique de distribution de clés dite à variable continue (CV-QKD) repose sur l’envoi d’états cohérents dans la fibre, qui sont détectés par des récepteurs tels que ceux mis en oeuvre dans les systèmes de transport WDM. De ce fait, la CV-QKD réutilise certaines briques technologiques utilisées dans les transmissions cohérentes et promet une meilleure compatibilité avec les systèmes WDM (Wavelength Division Multiplexing) déjà déployés [1, 2].
Orange est engagé depuis plusieurs années dans des projets collaboratifs [3]  avec des partenaires académiques et industriels de renommée internationale.

    • Références
      1.    T.A. Eriksson, T. Hirano, B.J. Puttnam et al. Wavelength division multiplexing of continuous variable quantum key distribution and 18.3 Tbit/s data channels. Commun Phys 2, 9 (2019). 
      2.    S. Kleis et al. “Experimental Investigation of Heterodyne Quantum Key Distribution in the S-Band Embedded in a Commercial DWDM System”, Paper Th1.J.3, OFC’2019  (2019)
      3.    https://hellofuture.orange.com/fr/orange-et-les-technologies-quantiques-pour-la-securite-des-echanges-de-donnees/

L’objectif scientifique principal de la thèse sera d’étudier et évaluer expérimentalement la technologie de cryptographie quantique CV-QKD dans le contexte contraint d’un réseau de télécommunications. Il s’agira de définir la (ou les) meilleure(s) solution(s) de CV-QKD à mettre en oeuvre pour en faire une solution pertinente pour améliorer la sécurité des réseaux de l’opérateur. 
La (ou les) solution(s) de CV-QKD devra (devront) si possible être compatible(s) avec la co-propagation du canal quantique avec les canaux WDM. Le banc expérimental, actuellement en cours de construction, sera si besoin à adapter ainsi que les algorithmes de traitement numérique des signaux pour le canal QKD (et peut-être les canaux de transmission WDM). La (ou les) solution(s) de CV-QKD retenue(s) devra (devront) respecter les ingénieries des systèmes déjà déployés dans les réseaux d’Orange tout en s’assurant qu’elle(s) respecte(nt) (et améliore(nt)) les protocoles de sécurité déjà en place. Des simulations numériques seront également utilisées pour compléter le travail expérimental.
Enfin, la dimension économique sera à prendre en compte de façon à permettre une introduction à grande échelle dans les réseaux. Des schémas d’évolution du réseau vers un internet quantique en seront déduits.

Votre profil

Un niveau master ou diplôme d’ingénieur dans le domaine de l’optique et/ou de la physique quantique est attendu.

Les compétences requises sont celles correspondant à une formation initiale en télécommunications optiques et en cryptographie.

Les spécialités scientifiques et techniques clés concernées par la thèse, sont les suivantes:

    • Systèmes de télécommunications optiques cohérents
    • Communications numériques, traitement du signal
    • Cryptographie, sécurité
    • Physique et cryptographie quantique

Des compétences expérimentales et une première expérience sur la thématique visée serait un plus.

Le – la candidat-e devra aussi faire preuve d’autonomie, d’une réelle capacité d’analyse et d’adaptation au travail en équipe : possibilité de participation à un projet collaboratif, discussions fréquentes avec les experts d’Orange Labs travaillant sur les communications quantiques et la cryptographie. Elle – Il devra aussi être capable de bien communiquer en interne et en externe. Dans le cadre de cette thèse, il lui sera demandé de mettre en valeur son esprit critique et sa créativité.

La maîtrise de l’anglais et du français est indispensable.

Le plus de l’offre

Votre réflexion scientifique et votre créativité seront stimulées et renforcées par la vision pragmatique et opérationnelle d’Orange, opérateur mondial de premier rang.
Les applications visées (sécurité des réseaux de transport optique) vous permettront de bénéficier des compétences et de la synergie d’équipes complémentaires, avec la possibilité de formations dans différents domaines.
Vous développerez vos compétences sur les techniques de cryptographie les plus avancées et intégrerez un des meilleurs laboratoires de recherche d’opérateur dans le domaine des communications optiques, doté des meilleurs outils expérimentaux en métrologie, tests et mesures.
Vous aurez à votre disposition un banc expérimental dédié aux travaux de CV-QKD et pourrez également profiter des bancs expérimentaux en transmission WDM disponibles au laboratoire. 
Vos travaux feront l’objet de publications scientifiques que vous irez présenter dans les conférences nationales ou internationales du domaine. D’autre part, vos idées pourront le cas échéant, faire l’objet de dépôt(s) de brevet(s). Enfin, en fonction des opportunités, une participation à un projet collaboratif national ou européen en lien avec ces études au moment de la thèse est tout à fait possible.

Entité

Orange est un acteur clé de l’innovation numérique. Dans un secteur des technologies de l’information et de la communication qui connaît un bouleversement de sa chaîne de valeur, avec la multiplication des acteurs et l’apparition de nouveaux modèles économiques, l’innovation constitue un levier majeur de croissance pour le groupe Orange.

Orange a pour ambition de rendre l’innovation utile et accessible au plus grand nombre. En rassemblant les activités autour de la création d’innovations stratégiques, la recherche et la mise en oeuvre des politiques techniques et data pour le Groupe Orange, la division Innovation (OI) est le moteur de cette innovation, composé de ses Orange Labs.

Au sein des Orange Labs Networks, vous serez rattaché à la Direction WNI (Wireline Networks and Infrastructure), au département AOT (Architecture and Programmable Optical Transmission) dans l’équipe SOAN (Synchronisation and Optical Agile Network). SOAN est notamment en charge d’activités de Recherche et d’Anticipation sur les systèmes de transmission WDM et sur les réseaux de transport optique agiles et programmables. L’équipe, d’une vingtaine de personnes, dispose de bancs expérimentaux de transmission optique et d’outils de test et mesure performants permettant de recréer les conditions de propagation des signaux optiques dans la fibre et d’évaluer les toutes dernières technologies aussi bien en Recherche qu’en Anticipation.

Contrat

Thèse

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