Un Internet quantique pourrait très bien être la première technologie de l'information quantique à devenir réalité. Chercheurs de QuTech à Delft, les Pays-Bas, a publié aujourd'hui un guide complet vers cet objectif en Science . Il décrit six phases, à commencer par de simples réseaux de qubits qui pourraient déjà permettre des communications quantiques sécurisées, une phase qui pourrait devenir une réalité dans un avenir proche. Le développement se termine par des réseaux d'ordinateurs quantiques entièrement connectés quantiques. Dans chaque phase, de nouvelles applications deviennent disponibles, telles qu'une synchronisation d'horloge extrêmement précise ou l'intégration de différents télescopes sur Terre dans un seul super-télescope virtuel. Ce travail crée un langage commun qui unit le domaine hautement interdisciplinaire des réseaux quantiques vers la réalisation du rêve d'un Internet quantique mondial.

Un Internet quantique révolutionnera les technologies de la communication en exploitant des phénomènes de la physique quantique tels que l'intrication. Les chercheurs travaillent sur une technologie qui permet la transmission de bits quantiques entre deux points quelconques de la Terre. De tels bits quantiques peuvent être zéro et un en même temps, et peuvent être intriqués - leurs destins sont fusionnés de telle manière qu'une opération sur l'un des qubits affecte instantanément l'état de l'autre.

Cela apporte deux fonctionnalités qui sont manifestement hors de portée de l'Internet que nous connaissons aujourd'hui. La première est que l'enchevêtrement permet une meilleure coordination entre des sites distants. Cela le rend extrêmement approprié pour des tâches telles que la synchronisation d'horloge ou la liaison de télescopes distants pour obtenir de meilleures images. La seconde est que l'enchevêtrement est intrinsèquement sûr. Si deux bits quantiques sont intriqués au maximum, alors rien d'autre dans l'univers ne peut avoir de part dans cet enchevêtrement. Cette caractéristique rend l'enchevêtrement particulièrement adapté aux applications qui nécessitent sécurité et confidentialité.

De nombreuses autres applications d'un internet quantique sont déjà connues, et d'autres seront probablement découverts lorsque les premiers réseaux seront mis en ligne. Les chercheurs de QuTech, une collaboration entre l'Université de technologie de Delft et l'organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée TNO ont maintenant défini les étapes du développement de l'Internet quantique se distinguant par les capacités technologiques et les applications correspondantes.

L'étape la plus basse d'un véritable réseau quantique - un réseau de préparation et de mesure - permet la livraison de bout en bout de bits quantiques entre deux nœuds de réseau, un bit quantique à la fois. C'est déjà suffisant pour supporter de nombreuses applications cryptographiques d'un réseau quantique. L'étape la plus élevée est l'objectif à long terme de connecter de grands ordinateurs quantiques sur lesquels des applications quantiques arbitraires peuvent être exécutées.

En plus de fournir un guide pour le développement ultérieur, le travail pose des défis à la fois aux efforts d'ingénierie et au développement d'applications. "D'un côté, nous aimerions construire des étapes toujours plus avancées de ce type de réseau", dit Stéphanie Wehner, auteur principal de l'ouvrage, "D'autre part, Les développeurs de logiciels quantiques sont mis au défi de réduire les exigences des protocoles d'application afin qu'ils puissent déjà être réalisés avec les capacités technologiques plus modestes d'un stade inférieur. » Le co-auteur Ronald Hanson ajoute :« Ce travail établit un langage commun indispensable entre les domaine interdisciplinaire des réseaux quantiques couvrant la physique, informatique et ingénierie."

Les premiers vrais réseaux quantiques, permettant la transmission de bout en bout de bits quantiques, devraient se réaliser dans les années à venir, annonçant l'aube d'un Internet quantique à grande échelle.