Stage Génération certifiée d'aléa pour les futurs réseaux quantiques

La direction Data & IA consolide les compétences clés pour aider l'entreprise dans sa transformation et développer les cas d'usages, l'enrichissement des services, l'amélioration des processus en s'appuyant sur les données et l'IA, ainsi que la valorisation de ces données en externe. Un volet sur les communications quantiques est également inclus dans la direction Data IA.



Les générateurs quantiques de nombres aléatoires (QRNG, Quantum Random Number Generators) exploitent l'indéterminisme intrinsèque des mesures quantiques afin de générer des bits aléatoires destinés à la cryptographie, aux communications sécurisées et aux services distribués. La sécurité d'un QRNG dépend des hypothèses formulées concernant ses dispositifs : les QRNG conventionnels reposent sur des composants considérés comme fiables et caractérisés, tandis que les approches réduisant les hypothèses de confiance visent à fournir une certification plus robuste face aux imperfections ou à la compromission des dispositifs.
Les QRNG indépendants des dispositifs (DI-QRNG, Device-Independent Quantum Random Number Generators) offrent des garanties particulièrement fortes, car l'aléa peut être certifié à partir de corrélations non locales observées, sans dépendre d'un modèle détaillé du fonctionnement interne des dispositifs. Ces garanties s'accompagnent toutefois d'exigences expérimentales importantes, notamment en matière de pertes, d'efficacité de détection, de bruit, de stabilité et d'effets liés à la ta

Le stage débutera par une revue bibliographique sur les QRNG et la génération certifiée d'aléa. Le ou la stagiaire étudiera les principaux paradigmes de QRNG, depuis les générateurs conventionnels fondés sur un modèle physique jusqu'aux approches basées sur des hypothèses de confiance réduites, notamment les protocoles indépendants des appareils de mesure, semi-indépendants des dispositifs et totalement indépendants des dispositifs. Une attention sera accordée aux hypothèses implicites à chaque approche, aux modèles d'adversaire et aux garanties de sécurité fournies, et aux principales méthodes utilisées pour la certification et l'extraction de l'aléa. La revue couvrira aussi les aspects pratiques : contraintes de mise en oeuvre physique et les développements récents sur l'aléa quantique traçable ou publiquement vérifiable. À partir de cette revue, il/elle établira un cadre de comparaison structuré identifiant, pour chaque famille de protocoles, les composants considérés comme fiables, les hypothèses de sécurité, le type d'aléa certifié obtenu et les principales limites physiques ou opérationnelles.

Le stage portera ensuite sur l'intérêt de l'aléa quantique certifié pour les services de télécommunications et les futures infrastructures réseau. Il/elle définira un scénario de cas d'usage représentatif, sur la fourniture d'un aléa auditable, l'alimentation en entropie d'une infrastructure cryptographique ou le soutien à des services réseau distribués. Pour le scénario retenu, il/elle définira les principales exigences fonctionnelles et de sécurité, en matière de débit, de disponibilité, d'auditabilité et d'intégration. Il ou elle établira un modèle de menace pertinent et comparera une solution conventionnelle de génération d'aléa avec une ou plusieurs approches QRNG reposant sur des hypothèses de confiance réduites. L'analyse identifiera les menaces supplémentaires couvertes par la réduction des hypothèses de confiance et évaluera si les bénéfices de sécurité obtenus justifient la complexité physique et opérationnelle associée.

Résultats attendus
Le stage devrait aboutir à :
.une revue bibliographique sur les QRNG, l'aléa certifié et les modèles de sécurité
-une taxonomie structurée des hypothèses de confiance, des modèles d'adversaire, des méthodes de certification et des garanties d'aléa
-un cadre de comparaison sur les composants considérés comme fiables, les garanties de sécurité, les contraintes de mise en oeuvre et les limites opérationnelles

Étudiant ou étudiante en deuxième année de master, en dernière année d'école d'ingénieurs ou formation équivalente, manifestant un intérêt marqué pour les technologies quantiques, l'information quantique et la cryptographie.
Compétences souhaitées
- Formation en mécanique quantique, information quantique, optique quantique ou cryptographie ;
- Intérêt pour les QRNG, les communications quantiques, les protocoles indépendants des dispositifs ou la sécurité des réseaux quantiques ;
- Connaissances en théorie des probabilités, théorie de l'information ou concepts de sécurité cryptographique ;
- Capacité à lire et synthétiser la littérature scientifique ;
- Autonomie et capacité à communiquer clairement les résultats, à l'écrit comme à l'oral.