Jusqu’à présent, les réseaux quantiques n’étaient que possible à des échelles plus petites, environ la moitié de cette nouvelle réussite, ou dans des conditions de laboratoire strictement contrôlées avec un équipement de refroidissement cher.
Les scientifiques de l’Allemagne ont réussi à démontrer un réseau de communication quantique à l’échelle record utilisant l’infrastructure existante, une percée qui pourrait inaugurer une connexion «ultra-sécurisée» pour les ordinateurs quantiques.
La communication quantique est une technologie émergente qui utilise des effets mécaniques quantiques pour le transfert d’informations.
Il a attiré une attention significative ces dernières années en raison de son potentiel dans les applications dans des domaines tels que l’informatique quantique, la transmission de données sécurisée et les réseaux de capteurs de haute précision.
Jusqu’à présent jusqu’à présent, les réseaux quantiques n’étaient que possible à une échelle plus petite, environ la moitié de la distance de cette nouvelle réussite, ou dans des conditions de laboratoire strictement contrôlées avec un équipement de refroidissement cher.
Des chercheurs de Toshiba Europe ont envoyé des signaux quantiques sur un réseau de fibres commerciales commerciales de 254 kilomètres en Allemagne, en particulier entre Francfort et Kehl.
Ils ont utilisé une infrastructure de télécommunications existante, des fibres monomcoles standard déjà utilisées pour l’infrastructure Internet d’aujourd’hui.
« Tous les déploiements antérieurs de communication quantique trop-fibre se limitaient à des distances beaucoup plus courtes, environ la moitié de ce que nous avons réalisé.
« Notre expérience est la première implémentation du monde réel d’une classe puissante spécifique de protocoles de communication quantique, qui est appelée communication quantique cohérente », a-t-il ajouté.
Qu’est-ce que la communication quantique et pourquoi en avons-nous besoin?
L’informatique quantique annonce un potentiel sans précédent dans des performances améliorées pour des applications utiles telles que la découverte et l’optimisation des médicaments, grâce à son traitement avancé.
Mais une telle immense puissance de calcul peut également être utilisée pour briser le cryptage traditionnel.
Lorsque nous utilisons Internet d’aujourd’hui pour communiquer avec quelqu’un en ligne sur un site Web ou via un appel vidéo, une clé de cryptage avec l’homologue est établie.
«Les méthodes actuelles de sécurité de la communication sont basées sur des problèmes mathématiques qui sont présumés être assez difficiles à résoudre pour les ordinateurs et c’est une très bonne hypothèse avec les ordinateurs classiques.» Robert Woodward, la tête des communications de fibre-quantal à Toshiba Europe, a déclaré à L’Observatoire de l’Europe Next.
« Mais à l’ère quantique, cette hypothèse se décompose et maintenant les ordinateurs quantiques sont capables de remettre en question le chiffrement que nous utilisons aujourd’hui », a-t-il ajouté.
Les experts disent que pour une telle technologie avancée, nous devons construire un nouveau système de réseau qui offrira la sûreté et la sécurité nécessaires dans un monde post-Quantum.
« La sécurité et la vie privée sont vraiment l’épine dorsale de notre économie numérique et vraiment essentielles dans la société d’aujourd’hui. Nous devons donc communiquer en toute sécurité », a déclaré Woodward.
Quantum a beaucoup plus de puissance de calcul pour certaines tâches, mais a également le potentiel de briser la façon dont nous communiquons actuellement, a-t-il ajouté.
« Donc, ce que nous faisons dans les communications quantiques, c’est que nous utilisons Quantum comme technologie pour résoudre ce problème », a-t-il déclaré.
L’expérience récente de l’équipe de Toshiba Europe a démontré des communications ultra-sécurisées en utilisant des photons uniques de lumière, une seule particule lumineuse.
« En raison de l’utilisation de photons uniques, nous sommes effectivement en mesure d’ouvrir cette nouvelle boîte à outils de mécanique quantique et avec elle d’atteindre de nouvelles fonctions telles que les communications ultra-sécurisées ».
‘La sauce secrète’
Cette approche, qui s’appuyait sur la préservation de la phase des signaux légères sur de très longues distances, a été difficile à faire en dehors d’un laboratoire.
Il nécessitait également un équipement important, complexe et coûteux, dont certains doivent se refroidir à un zéro presque absolu, ou moins 273 degrés Celsius.
« Mais avec notre approche, nous avons surmonté tous ces défis en utilisant une technologie évolutive et plus simple, ce qui nous a permis de mettre en œuvre un protocole de communication quantique de pointe, qui est appelé distribution de clés quantiques à double champ, qui est vraiment la sauce secrète de ce que nous avons fait », a déclaré Woodward.
Les chercheurs disent que les fibres standard conçues pour les données classiques sont en fait assez efficaces pour transmettre également des signaux quantiques, mais leurs pertes inhérentes doivent être correctement gérées.
Au lieu de circuler dans une direction, comme dans la communication quantique conventionnelle, leur conception permet aux deux utilisateurs d’envoyer des signaux quantiques à un nœud central où les signaux sont combinés.
La nouvelle approche a permis aux chercheurs de doubler les distances de communication et d’atteindre une zone beaucoup plus grande, tout en utilisant l’infrastructure de fibres existante.
Les chercheurs comparent le potentiel de la communication quantique avec l’impact de la transition des fils de cuivre et de la communication électronique aux fibres optiques et aux communications optiques.
« Ce qui est le plus frappant dans ce que nous avons fait, c’est que nous l’avons fait avec une technologie très pratique et évolutive, ce qui signifie que potentiellement nous pourrions les reproduire à l’avenir, plusieurs fois et montrer que fondamentalement, ces formes de communication très avancées sont en fait compatibles avec des environnements opérationnels réels », a déclaré Pittaluga.
« Et nous pensons vraiment qu’il s’agit d’un pas en avant significatif pour les réseaux quantiques pratiques et à grande échelle », a-t-il ajouté.
Alors que Quantum Internet a été très excité comme la prochaine révolution de la communauté de la recherche, cette percée dans les réseaux quantiques pratiques et à grande échelle ressemble plus à des éléments de construction vers Internet quantique, a expliqué l’équipe de recherche.
« Nous ne sommes pas encore au moment d’un déploiement similaire à celui de l’Internet actuel », a déclaré Pittaluga.
« Nous avons implémenté un réseau quantique. Donc, un réseau qui a cette capacité de distribution d’informations quantiques. Et quand je pense à si nous continuons à développer cette capacité d’implémentation de réseau quantique, nous allons créer un très grand Internet quantique », a-t-il ajouté.
De nombreux pays courent pour construire un réseau quantique et investissent fortement, la Chine étant l’un des frontrunneurs, selon des experts.
La Commission européenne vise à développer un réseau quantique à l’échelle de l’UE via son Initiative européenne de communication quantique (EUROQCI).
En 2021, EuroqCI a été désigné une priorité stratégique et les États membres travaillent actuellement à développer et à déployer des liens de distribution quantique (QKD), une façon hautement sécurisée d’échanger des clés de chiffrement.
Selon Petrus Euroqci, un consortium financé par l’UE pour superviser les projets nationaux d’infrastructure de communication quantique à travers le continent, l’objectif est d’avoir une infrastructure de communication quantique paneurale opérationnelle en place d’ici 2027.
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