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GCRI · Technologies quantiques

Communications quantiques

Quantum communications use quantum states of light to distribute encryption keys with security rooted in physics, and in future to link quantum computers and sensors in networks. Quantum key distribution works over limited distances and needs dedicated hardware and trusted nodes today. This page sets out how quantum communications work, what they can and cannot secure, and what evidence serves the network operators and security agencies weighing them.

02La question

Quantum communications: how the risk develops.

Communications research and deployment limits. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.

Mécanisme

Measurement reveals eavesdropping

In quantum key distribution, measuring a quantum state disturbs it, so an eavesdropper introduces detectable errors. Keys are kept only when error rates are low.

Mécanisme

Distance is limited by loss

Photons are lost in fibre, limiting direct links. Longer networks use trusted relay nodes or satellites, each with security implications.

Mécanisme

Implementations can be attacked

Real devices deviate from ideal theory. Side-channel attacks on detectors and sources have been demonstrated, so security depends on implementation and certification.

Mécanisme

Quantum networks are early

Distributing entanglement between distant nodes needs quantum repeaters and memories, which are still in research.

03Suivi

Suivi de la migration post-quantique.

L'écran qu'une équipe utiliserait pour suivre ce sujet : ses mesures, ses états et ses décisions. Les noms sont des exemples et les valeurs sont illustratives.

Suivi de la migration post-quantique

Quantum communications · Crypto inventory · Wave 2

Données à longue durée de vie menacéesGCRI · Technologies quantiques

Migration

  1. Inventairetoute la cryptographie
  2. Hiérarchiserdurée de vie des données
  3. Sélectionneralgorithmes standard
  4. Déploiement hybrideclassique et PQC
  5. Testerinteropérabilité
  6. Basculerretirer

Systèmes par priorité

Signature des archivesRSA-204828ML-DSA hybridePilotage
Passerelle VPNECDH9ML-KEM hybridePrévu
HSM de paiementRSA-307211Feuille de route du fournisseurBloqué
TLS webECDHE2Échange de clés hybrideTerminé

Progression

Inventoriés, %70 of 100 requiredHybride déployé, %36 of 50 requiredRetirés, %2 of 25 required
Post-quantum migration tracker: the screen’s structure, terms and states for Quantum communications.Noms donnés à titre d'exemple et valeurs illustratives ; une conception, non un enregistrement ni un système en service.
04À travers les domaines

Quantum communication touches the networks domains depend on.

Communication studies are designed for the série Technologies exponentielles. Standards work sits in ETSI’s QKD group and the ITU-T Y.3800 series; several national security agencies prefer post-quantum cryptography to QKD for most uses.

  • Network trial reports.
  • Security analyses of QKD implementations.
05Méthodes et preuves

How quantum communications is modelled, measured and tested.

Le modèle, ses hypothèses, ses données et son incertitude, sous la forme qu'un scientifique ou un ingénieur vérifierait. Les structures suivent des méthodes publiées. Les valeurs représentées sont illustratives, ce ne sont pas des résultats.

Modèle de système

The couplings between the systems in quantum communications: signs of influence, a reinforcing and a balancing loop, and cross-links where stress jumps.

++−+QuantiqueCyberCommunautésÉconomieR renforçanteB équilibrage
Causal loop diagram from the page’s systems; signs show the direction of influence. Illustrative structure for a system dynamics or network model, not estimated couplings.
Principes directeurs FAIR · GO FAIR et FORCE11W3C PROV · World Wide Web ConsortiumOrientations sur le traitement cohérent des incertitudes · GIECCEOS Analysis Ready Data · Comité sur les satellites d'observation de la Terre
06Indicateurs

Ce qui est mesuré, et avec quelle qualité.

Chaque indicateur porte son unité, sa périodicité, le type de source qui le sous-tend et l'étiquette de preuve que porterait une valeur. Aucune valeur n'est affichée : un programme les fournit sous sa propre autorité.

IndicateurUnitéFréquenceType de sourceÉtiquette
QKD link distancekilometresper demonstrationPublished experimentsDÉCLARÉ
Secret key ratebits per second at a stated distanceper demonstrationPublished experimentsDÉCLARÉ
Deployed QKD network nodesnombreannuelOperator and government reportsDÉCLARÉ
Security evaluations completed for QKD productsnombreannuelEvaluation scheme recordsStatistiques publiées
Quantum memory storage timemillisecondsper experimentPeer-reviewed resultsOBSERVÉ
Satellite QKD demonstrationsnombreannuelAgency reportsDÉCLARÉ
07Sources

D'où proviennent les données probantes.

Jeux de données publics et registres institutionnels nommés, chacun avec sa catégorie de licence. Les sources fournies dans le cadre d'accords ne sont utilisées que selon leurs conditions et ne sont jamais republiées.

SourcesCe qu'elle apporteCatégorie de licence
ETSI ISG QKD specificationsComponent, interface and security specificationsPublic, ETSI terms
Série UIT-T Y.3800Network recommendations for QKDPublic, ITU terms
National cyber agency positions on QKDAgency views on QKD versus post-quantum cryptographyPublic, terms per agency
EuroQCI programme documentationEuropean quantum communication infrastructure plansPublic, EU terms
Peer-reviewed quantum communication literatureExperimental resultsLicence per article
08Décisions

Qui décide, et à quoi servent les données probantes.

Quantum Technologies prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.

Qui décideLa questionDonnées probantes servies par cette page
Network operatorsWhether QKD fits any of their links and threat modelsUse comparisons; architecture reviews
National cyber agenciesWhat position to take on QKD for government useImplementation security evidence
Bailleurs de fonds de la rechercheHow to fund quantum network researchProgress on memories and repeaters

Résultats que produit ce thème

  • Comparisons of QKD and post-quantum cryptography for specific uses
  • Network architecture reviews including trusted nodes
  • Summaries of implementation security evidence
  • Evidence notes for operators
09Questions essentielles

Ce que se demandent les experts.

Communications questions weigh physical security against practical limits.

  • What security does quantum key distribution actually provide, and under what assumptions?
  • How far can quantum signals travel through fibre or free space before they are lost?
  • Do trusted relay nodes undermine end-to-end security?
  • How do implementation flaws in real devices open side channels?
  • How does quantum key distribution compare with post-quantum cryptography for a given use?
10Mécanismes

Mécanismes et facteurs.

Quantum key distribution relies on the principle that measuring a quantum state disturbs it, so two parties can detect an eavesdropper and agree a secret key. The security of the ideal protocol rests on physics rather than on assumptions about computational difficulty. Real systèmes, however, use imperfect sources and detectors, and several attacks have exploited those imperfections.

Photons are absorbed and scattered in fibre, which limits direct links to relatively short distances. Longer networks currently rely on trusted nodes, where the key is held in classical form and must be protected conventionally. Quantum repeaters, which would extend range without trusted nodes, remain a research goal. Satellites have been used to demonstrate links over long distances.

11Méthodes et données

Comment c'est étudié, et où les méthodes s'arrêtent.

Méthode ou donnéesCe qu'il montreLimites
Security proofsTheoretical security of protocolsProofs assume idealised devices
Implementation testing and quantum hacking researchVulnerabilities in real equipmentTesting cannot prove the absence of flaws
Network trialsPerformance, key rates and operationsTrials are limited in scale and duration
Comparative security assessmentWhen quantum or post-quantum approaches fitDepends on threat model and system constraints
12Méthodes

Comment c'est étudié, et ce que les méthodes ne peuvent pas dire.

  1. Informatique, détection et communication quantiquesBancs d'essai comparables · Évaluation de la maturité technologique · Suivi des implications pour la sécuritéAppliqué ici
  2. Physique et science quantiqueCaractérisation du bruit des qubits · Métrologie des horloges quantiques · Vérification des effets quantiquesAppliqué ici
  3. Cybersécurité et cryptographieInventaire cryptographique · Priorisation de la migration · Examen de la mise en œuvre de la DQCAppliqué ici
13Where this page’s references

Where this page’s references lead.

Les organismes et documents à l'aune desquels cette page se lit. Les statuts et éditions changent ; chaque lien mène à l'organisme émetteur.

14Questions

Questions et réponses.

What is quantum key distribution?
A method of generating shared encryption keys using quantum states of light, where any eavesdropping introduces detectable errors.
Is QKD unbreakable?
Its theory offers strong guarantees, but real devices have imperfections that have been attacked. Security depends on implementation, evaluation and the trusted nodes used.
Should organisations use QKD or post-quantum cryptography?
Several national agencies recommend post-quantum cryptography for most uses. QKD may suit specific links. The choice depends on threat model and agency guidance.
Is quantum key distribution unbreakable?
The ideal protocol is secure under the laws of physics, but real systems have imperfections, and trusted nodes and authentication still rely on conventional security. Unbreakable is not an accurate description of deployed systems.
Does quantum communication replace post-quantum cryptography?
No. They address different needs. Many security authorities treat post-quantum cryptography as the primary migration route, with quantum key distribution suited to specific use cases.
What is a quantum internet?
A proposed network that would distribute entanglement between distant quantum devices. It remains a long-term research goal.
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