Distribution de clés µm (QKD) basée sur des drones

Andrew Conrad, Samantha Isaac, Roderick Cochran, Daniel Sanchez-Rosales, Brian Wilens, Akash Gutha, Tahereh Rezaei, Daniel J. Gauthier, Paul Kwiat

Abstrait

Les véhicules aériens sans pilote (UAV) sont utilisés dans de µm applications, notamment la défense, le maintien de l'ordre, la surveillance environnementale, la gestion des catastrophes, la photographie aérienne et la livraison de µm . La sécurisation des communications sans fil entre drones en vol est essentielle pour garantir leur sécurité et éviter divers types d'attaques, telles que l'écoute clandestine, l'usurpation d'identité et le brouillage. Les protocoles de communication µm offrent des améliorations par rapport aux approches classiques. Dans ce travail, nous présentons les progrès réalisés en vue de la démonstration de la distribution de clés µm (QKD) entre deux drones en vol. Un défi majeur consiste à optimiser les performances du système tout en respectant les contraintes de taille, de poids et de consommation (SWaP) du drone. Nous présentons et évaluons les sous-systèmes critiques, notamment la source QKD, basée sur des diodes électroluminescentes (DEL) à cavité résonante contrôlées par un FPGA, et nous discutons d'une source QKD secondaire basée sur un modulateur de polarisation couplé à une fibre optique. Le système de pointage, d'acquisition et de suivi (PAT) est composé de plusieurs sous-systèmes en cascade. Il assure l'alignement de cap grâce à des balises/caméras infrarouges (IR) montées sur cardans, et l'alignement fin grâce à des miroirs à balayage rapide (FSM) avec codeurs absolus et capteurs de position à rétroaction. Nous abordons les systèmes optiques d'émission et de réception, notamment les bancs optiques imprimés en 3D conçus sur mesure. Enfin, nous présentonsctode photons uniques, un système d'horodatage sur FPGA et un nouvel algorithme de synchronisation statistique post-traitement. L'établissement d'une liaison de communication quantique µm entre drones en vol est une condition préalable essentielle aux futures applications quantiques µm embarquées, telles que la distribution d'intrication, la détection quantique µm distribuée et la vérification de position quantique µm (QPV).