Sécurité quantique sans fil optique : distribution de clés quantiques en espace libre et Li-Fi dans un seul système

infohightech · 26 mai 2026

Illustration de la vision de QuINSiDa : liaisons optiques sans fil à sécurité quantique entre infrastructures fixes et plateformes mobiles (véhicules, navires, drones, etc.) – utilisant la distribution quantique de clés (QKD) en espace libre et le Li-Fi, intégrés à la gestion des clés, au chiffrement et à la surveillance du réseau. © KI-generiert

Le consortium allemand QuINSiDa a franchi une étape majeure vers une communication mobile sécurisée quantiquement. Il a démontré un canal de transfert de données en espace libre unique en son genre, prenant en charge, pour la première fois, le LiFi et les principales implémentations de distribution de clés quantiques (QKD). De plus, le système intègre la gestion des clés (KMS), le chiffrement et la surveillance, témoignant ainsi de sa maturité technologique. Cette architecture permet la transmission de clés sécurisées quantiquement sans recourir à la fibre optique ni aux liaisons radio, ouvrant de nouvelles perspectives pour les réseaux à haute sécurité nécessitant une infrastructure flexible.

Jusqu'à présent, la plupart des systèmes de communication quantique dépendaient de réseaux de fibres optiques dédiés, ce qui limitait leur flexibilité. QuINSiDa a démontré en laboratoire une pile de sécurité quantique optique-sans fil intégrée, combinant la distribution de clés quantiques à variables continues et discrètes (CV/DV-QKD) en espace libre avec le Li-Fi et reliant le résultat à la gestion des clés, au chiffrement et à la surveillance.

Le système fonctionne via une liaison optique directe, permettant une distribution de clés quantiquement sécurisée pour les infrastructures critiques civiles, notamment la connectivité maritime et portuaire, les sites industriels, l'aviation, l'automobile, les réseaux sécurisés temporaires et les liaisons fixe-mobile. Sa conception permet un déploiement et une surveillance aisés, tout en restant compatible avec les flux de travail de sécurité existants.

Grâce à cette avancée, l'Allemagne se rapproche d'un avenir où les communications quantiques sécurisées s'intègrent aux applications de sécurité mobile et peuvent être déployées partout où des liaisons optiques sans fil sont possibles. Le chiffrement quantique devient ainsi une réalité opérationnelle et un outil puissant pour la sécurisation des infrastructures critiques.

Rôle de l'institut Fraunhofer IPMS dans le projet

Dans le cadre du projet QuINSiDa, l'Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques (IPMS) est principalement responsable du développement et de l'intégration de la communication optique sans fil basée sur la technologie Li-Fi. Le Li-Fi (Light Fidelity) est une technologie de communication sans fil qui utilise la lumière pour transmettre des données, offrant ainsi un transfert de données à haut débit, une sécurité renforcée et une réduction des interférences. Il est spécifiquement conçu pour les environnements où la communication radiofréquence est restreinte ou lorsque l'échange sécurisé de données est essentiel.

*QuINSiDa et ses partenaires lors de la démonstration finale en laboratoire de la pile de sécurité optique-sans fil intégrée.© Fraunhofer IPMS*

Dans le cadre du projet QuINSiDa, l'IPMS fournit des systèmes d'émission et de réception optiques, qu'il combine à la distribution quantique de clés (QKD) pour permettre une transmission de données sans fil et sécurisée quantiquement. Ce travail s'appuie sur plus de 15 ans d'expérience de l'IPMS dans le développement de systèmes Li-Fi optiques sans fil et dans l'intégration de composants optoélectroniques.

Par ailleurs, l'IPMS développe un système de communication optique en espace libre basé sur un télescope afin de remplacer la liaison par fibre optique actuelle entre les composants QKD. Cette approche ouvre la voie à un système QKD sur Li-Fi entièrement sans fil.

Points forts techniques

L'avancée majeure réside dans la combinaison du Li-Fi et du QKD, permettant une communication en visibilité directe. Dans cette approche, le Li-Fi et le QKD sont intégrés au sein d'un même environnement sans fil.

Distribution de clés quantiques (QKD) à variables continues à 1550 nm
Distribution de clés quantiques (QKD) à variables discrètes à 810 nm
Li-Fi dans la gamme 850–940 nm.

La séparation des longueurs d'onde et le filtrage optique permettent aux trois éléments de fonctionner simultanément sans interférence. Dans le système intégré, les données de post-traitement QKD sont transmises via la liaison Li-Fi plutôt que par un canal dédié. La connexion Li-Fi constitue ainsi le seul canal de communication classique, ce qui représente une simplification avantageuse.

Schéma de l'architecture technologique : à la base, le système QKD génère des clés quantiques sécurisées à l'aide de la liaison quantique en espace libre (PAT) et du canal Li-Fi. Les clés sont récupérées et gérées par le KMS. Le dispositif de chiffrement reçoit les données de l'application utilisateur (par exemple, celle de Bob) et les chiffre avec une clé du KMS. Les données chiffrées sont envoyées à la destinataire (Alice) via Li-Fi. Le dispositif de chiffrement d'Alice déchiffre les données avec la clé symétrique récupérée auprès de leur KMS synchronisé. © Fraunhofer IPMS

Le maintien d'une liaison optique stable en espace libre exige un alignement précis, assuré par le système QuINSiDa grâce à un sous-système de pointage, d'acquisition et de suivi (PAT). Le Li-Fi prend en charge l'identification et la localisation des terminaux et fournit un canal de retour d'information, permettant ainsi au PAT d'acquérir et de maintenir l'alignement de la liaison quantique.

Le projet a mis en œuvre un concept de couplage/interface compatible avec les technologies CV-QKD et DV-QKD, tout en préservant les propriétés du signal propres à la distribution quantique de clés (QKD). Le contrôle et la télémétrie du PAT sont pleinement intégrés au flux de communication global.

La configuration QuINSiDa privilégie une mise en œuvre opérationnelle rapide et intègre la gestion des clés, le chiffrement et la surveillance. Parallèlement, les flux de travail de gestion de réseau et la télémétrie (par exemple, via une approche basée sur gNMI) sont adaptés aux composants QKD, Li-Fi et PAT. Il en résulte un système complet conçu non seulement comme une démonstration en laboratoire, mais aussi comme une solution déployable, supervisable et maintenable, prête pour les environnements de sécurité opérationnels.

Consortium

QuINSiDa a été réalisé par un consortium de six partenaires : KEEQuant GmbH (coordination ; CV-QKD, intégration de la gestion des clés), l'Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques IPMS (composants Li-Fi et liaison en espace libre ; PAT), l'Institut Fraunhofer pour l'optique appliquée et l'ingénierie de précision IOF (contribution DV-QKD), Infosim GmbH & Co. KG (intégration du système de surveillance/gestion de réseau), TELCO TECH GmbH (intégration du chiffrement) et BESCom Elektronik GmbH (cas d'utilisation, transfert et diffusion).

https://www.ipms.fraunhofer.de/en/press-media/press/2026/Free-space-QKD.html