La figure 1 montre à quoi peut ressembler la génération de clés pour le codage et le décodage de données. Le protocole BB84 (mis au point par Bennett et Brassard en 1984) utilise la polarisation des photons pour générer une séquence de clés. Alice choisit l'un des quatre états de polarisation - H (horizontal), V (vertical), +45° et -45° - et envoie ce photon à Bob. Elle doit d'abord indiquer la valeur binaire des deux états de polarisation disposés orthogonalement : 0 ou 1. Dans notre exemple, H correspond à 0, V correspond à 1, 45° correspond à 0 et -45° correspond à 1. Si Bob reçoit un tel photon, il décide s'il doit mesurer sur la base de H/V ou de 45°/-45° et note finalement l'état de polarisation (et donc la valeur du bit) du photon. Bob communique avec Alice au sens classique du terme et ils comparent leur sélection de base. Cette information, qui n'est pas utile à Eve puisqu'elle ne connaît pas les résultats exacts, est suffisante pour qu'Alice et Bob déterminent les valeurs binaires qu'ils peuvent utiliser pour leur clé1.

Un autre développement du protocole BB84 utilise des photons intriqués, dont les propriétés sont fortement corrélées, qui sont envoyés simultanément à Alice et à Bob à partir d'une source unique. Une telle source a été développée, par exemple, par les physiciens expérimentaux du groupe de photonique du professeur Weihs à l'université d'Innsbruck : une source Sagnac pulsée de photons intriqués en polarisation2. Il s'agit d'un cristal non linéaire qui produit deux photons de faible énergie à une longueur d'onde de 808 nm à partir d'un photon de plus haute énergie à 404 nm. Les photons sont détectés à l'aide de deux SPAD "COUNT" par LASER COMPONENTS.

Aussi sûres que soient ces méthodes en théorie, elles comportent en pratique une grande marge d'erreur. Les sources d'erreur les plus importantes sont les détecteurs de photons uniques utilisés par Alice et Bob. En théorie, les détecteurs disponibles sont parfaits, identiques et ont une efficacité de détection de 100 %. C'est précisément cette différence d'efficacité de détection entre deux détecteurs que les pirates quantiques utilisent pour accéder à la clé3.

Une autre méthode consiste à "aveugler" les SPAD à l'aide d'une impulsion lumineuse et à utiliser le "temps mort" du détecteur pour intercepter l'information4.

Grâce à l'identification des sources d'erreur des hackers quantiques, les groupes de recherche ont pu travailler sur des approches de solutions à ces problèmes et développer une version "indépendante de l'unité de mesure" du QKD5. L'industrie peut également contribuer à rendre les méthodes plus efficaces et plus précises. L'échange constant entre la recherche et l'industrie est donc extrêmement important.