Le chiffrement quantique utilisant des photons uniques est une technique prometteuse pour renforcer la sécurité des systèmes de communication et des réseaux de données, mais il y a des défis à appliquer la méthode sur de grandes distances en raison des pertes de transmission. L'utilisation de l'amplification optique conventionnelle n'aide pas car cela perturbe le lien quantique entre l'émetteur et le récepteur, mais des physiciens européens ont trouvé une solution – l'amplification des photons annoncée – et l'ont mise à l'épreuve.
L'équipe, qui comprend des chercheurs de l'Université de Genève et de l'Université de technologie de Delft, a démontré la technique sur une distance simulée de 50 km, rendre compte de ses résultats dans le journal Science et technologie quantiques . L'ouvrage est publié dans le cadre d'un numéro thématique sur le thème de la cryptographie quantique et des réseaux quantiques.
« Dans la communication classique, des amplificateurs sont utilisés pour régénérer le signal. Cependant, dans le régime quantique cela ajoute trop de bruit et détruit la cohérence des états quantiques, " a expliqué Robert Thew, qui co-dirige le Quantum Technologies Group à l'Université de Genève. « Dans nos expériences, nous surmontons cette limitation en exploitant une approche basée sur la téléportation, qui peut être considéré comme un canal sans perte."
Aujourd'hui, lorsque nous envoyons des informations sensibles sur Internet, nous nous appuyons sur des expressions mathématiques difficiles à résoudre pour protéger nos données des indiscrets. Cependant, cette approche est vulnérable aux attaques à l'avenir car les ordinateurs deviennent plus capables de trouver des réponses à ces problèmes numériques.
Pour contourner le problème, les physiciens ont été occupés à développer des schémas alternatifs pour la génération de clés sécurisées basées non sur des expressions mathématiques, mais sur le comportement quantique des particules individuelles de lumière – les photons. Quoi de plus, non seulement ces techniques sont impossibles à craquer par des moyens conventionnels, ils mettent également en garde contre les écoutes clandestines. Ce sont des clés dites quantiques.
Comme le soulignent les chercheurs, L'une des principales applications de l'amplification photonique annoncée est la distribution de clés quantiques indépendante du dispositif - une approche visant à certifier la sécurité d'une connexion avec des hypothèses minimales sur le système lui-même et la technologie exploitée.
Au cœur de l'approche se trouve l'idée conceptuellement simple d'envoyer un seul photon sur un séparateur de faisceau 50/50 pour générer un enchevêtrement. La répétition successive du processus et la surveillance de la sortie des détecteurs à photon unique constituent les éléments constitutifs de l'étude des protocoles de communication quantique.
Pour aller plus loin, il est possible de répartir l'enchevêtrement entre deux emplacements, générer une clé unique pour crypter la transmission des données.
"Le photon unique, ou chemin enchevêtré, Le schéma que nous utilisons est également étroitement lié aux répéteurs quantiques en termes de distribution de l'intrication dans ces solutions de réseau longue distance et entièrement quantiques, " a commenté Thew. " Notre prochaine étape consiste à développer des sources de photons annoncés compactes et plus efficaces qui peuvent être plus facilement déployées, nous permettant de pousser ce genre d'expériences dans des réseaux du monde réel."
