ON AURAIT DÉCOUVERT UN INTERNET QUANTIQUE INVIOLABLE
Une recherche menée par Harvard et le MIT pourrait révolutionner les communications. De part leur découverte sur l’internet quantique, ils auraient trouvé le “chaînon manquant vers un internet quantique pratique” et cela constituerait “une avancée majeure dans le développement des réseaux quantiques longue distance.”
« Mikhail Lukin, le professeur de physique George Vasmer Leverett (sans photo) et les étudiants de l’École supérieure des arts et des sciences David Levonian (à gauche) et Mihir Bhaskar sont des chercheurs de Harvard qui ont construit le chaînon manquant pour un internet quantique ultra-sécurisé au sein de LISE. » – Source : Kris Snibbe/Harvard file photo
La promesse de l’internet quantique
Dans un futur proche, un internet quantique pourrait être utilisé pour envoyer des messages non piratés, améliorer la précision des dispositifs GPS ou encore permettre le développement de l’informatique quantique dans le cloud. Depuis plus d’une vingtaine d’années, les rêves d’un création d’un tel réseau sont restés hors de portée pour les scientifiques à cause de la difficulté liée à l’envoie des signaux quantiques sur de grandes distances sans pertes.
Mais récemment, des chercheurs des universités de Harvard et du MIT auraient trouvé un moyen de corriger cette perte significative de signal. Cela passerait par un prototype de noeud quantique qui serait capable de capter, stocker et enchevêtrer des bits d’information quantique.
Pour Mikhail Lukin, professeur de physique George Vasmer Leverett et co-directeur de l’Initiative quantique de Harvard :
« Cette démonstration est une percée conceptuelle qui pourrait étendre la plus longue gamme possible de réseaux quantiques et permettre de nombreuses nouvelles applications d’une manière qui est impossible avec les technologies existantes […] C’est la réalisation d’un objectif qui est poursuivi par notre communauté de la science et de l’ingénierie quantiques depuis plus de deux décennies ».
Le principe de dégradation du signal dans les moyens de communication
Depuis le début de l’histoire des moyens de communication (du premier télégraphe à l’internet par fibre optique), les scientifiques ont dû tenir compte du fait que les signaux se dégradent lorsqu’ils se transmettent sur de longues distances.
Afin de contrer ce phénomène, des répéteurs ont été développés afin d’amplifier les réseaux télégraphiques filières dès le milieu des années 1800. Depuis, cette innovation fait entièrement partie de nos infrastructures de communication.
Les réseaux de communications quantiques
L’enchevêtrement
Leah Burrows, correspondante à Harvard, explique dans The Harvard Gazette :
“Dans un réseau classique, si Alice à New York veut envoyer un message à Bob en Californie, le message voyage d’un océan à l’autre en ligne plus ou moins droite. En cours de route, le signal passe par des répéteurs, où il est lu, amplifié et corrigé des erreurs. L’ensemble du processus est à tout moment vulnérable aux attaques.
Cependant, si Alice veut envoyer un message quantique, le processus est différent. Les réseaux quantiques utilisent des particules de lumière quantiques – des photons individuels – pour communiquer des états quantiques de la lumière sur de longues distances. Ces réseaux ont une astuce que les systèmes classiques n’ont pas : l’enchevêtrement.”
L’enchevêtrement permet donc de corréler parfaitement des bits sur n’importe quelle distance. Leah Burrows ajoute dans son explication que :
“Comme les systèmes quantiques ne peuvent pas être observés sans changer, Alice pourrait utiliser l’intrication pour envoyer un message à Bob sans craindre les écoutes. Cette notion est à la base d’applications telles que la cryptographie quantique – une sécurité garantie par les lois de la physique quantique.”
La perte de photons sur les communications quantiques
Pourtant, les communications quantiques sur de longues distances souffrent également de pertes de photons classiques. Cette perte représente l’un des principaux obstacles à la mise en place de l’internet quantique à grande échelle.
Par ailleurs, le principe qui dote l’internet quantique de sa dimension ultra-sécurisée, rend impossible l’utilisation des répéteurs classiques pour réparer les pertes d’informations.
Source : Pixabay
Comment contrer cette dégradation du signal quantique ?
La solution à ce problème pourrait résider dans le développement de répéteurs quantiques, qui contrairement aux répéteurs classiques qui amplifient le signal à travers un réseau existant, créeraient un réseau de particules enchevêtrées à travers lequel le message pourrait être transmis.
Sur le papier, un répéteur quantique ressemble à un petit ordinateur quantique spécialisé.
Leah Burrows explique qu’à “chaque étape d’un tel réseau, les répéteurs quantiques doivent être capables de capturer et de traiter des bits quantiques d’information pour corriger les erreurs et les stocker suffisamment longtemps pour que le reste du réseau soit prêt. Jusqu’à présent, cela a été impossible pour deux raisons : Premièrement, les photons isolés sont très difficiles à capturer. Deuxièmement, l’information quantique est notoirement fragile, ce qui rend très difficile son traitement et son stockage pendant de longues périodes.”
Harvard – Source : French District
Le laboratoire de Lukin s’est efforcé de mettre au point un système capable de bien remplir ces deux tâches : les centres de couleur à vide du silicium dans les diamants.Ces recherches se sont faites en collaboration avec Marko Loncar, le professeur Tiantsai Lin d’ingénierie électrique à la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de Harvard, Hongkun Park, Mark Hyman Jr. professeur de chimie à la faculté des arts et des sciences de Harvard (FAS), et Dirk Englund, professeur associé de génie électrique et d’informatique au MIT.
