Quantum Key Distribution Inspired by DNA Encoding: A Novel Approach to Secure Communication

Abstract

Ce mémoire porte sur le développement d’un modèle cryptographique hybride combinant la cryptographie quantique et le chiffrement basé sur l’ADN, afin de répondre aux besoins croissants en communication sécurisée face aux menaces émergentes de l’informatique quantique. L’étude commence par une revue complète des méthodes de cryptographie classique, moderne et inspirée de l’ADN, en mettant en lumière leurs fondements théoriques, mécanismes de fonctionnement, ainsi que leurs avantages et limites dans le contexte des défis actuels en cybersécurité. Le mémoire introduit ensuite les principes fondamentaux de l’informatique quantique, tels que les qubits, l’intrication quantique et la superposition, indispensables à la compréhension des protocoles de distribution de clés quantiques (QKD). Une attention particulière est portée au protocole BB84, dont les mécanismes, garanties de sécurité et vulnérabilités face à l’espionnage sont analysés en profondeur. La contribution principale du travail réside dans la simulation du protocole BB84 dans deux scénarios : en présence et en absence d’un espion (souvent nommé "Eve"). La clé générée est ensuite utilisée dans un processus de chiffrement et déchiffrement fondé sur l’ADN, où les données sont encodées sous forme de séquences d’ADN synthétique selon des règles de correspondance biologique prédéfinies. Cette approche hybride permet de renforcer la sécurité en combinant la solidité physique de la mécanique quantique avec la complexité structurelle du codage ADN. L’étude se conclut par un résumé des résultats obtenus, une discussion des limitations du modèle proposé et des pistes futures pour son amélioration et sa mise en œuvre concrète. Les résultats mettent en évidence le potentiel des systèmes cryptographiques interdisciplinaires pour bâtir des architectures de sécurité robustes à l’ère post-quantique.