La première vidéoconférence sécurisée quantique s'est tenue entre le président Chunli Bai de l'Académie chinoise des sciences à Pékin et le président Anton Zeilinger de l'Académie autrichienne des sciences à Vienne en tant que première démonstration dans le monde réel de la communication quantique intercontinentale le 29 septembre.

Les communications privées et sécurisées sont des besoins humains fondamentaux. En particulier, avec la croissance exponentielle de l'utilisation d'Internet et du commerce électronique, il est primordial d'établir un réseau sécurisé avec une protection globale des données. La cryptographie à clé publique traditionnelle repose généralement sur l'incompréhension de calcul perçue de certaines fonctions mathématiques. En revanche, La distribution de clés quantiques (QKD) utilise des quanta de lumière individuels dans des états de superposition quantique pour garantir une sécurité inconditionnelle entre les parties distantes. Précédemment, la distance de communication quantique avait été limitée à quelques centaines de kilomètres en raison de la perte de canaux de fibres ou d'espace libre terrestre. Une solution prometteuse à ce problème consiste à exploiter les liaisons satellitaires et spatiales, qui peut connecter deux points distants sur Terre avec une perte de canal considérablement réduite, car la plupart du chemin de propagation des photons se trouve dans un espace vide avec une perte et une décohérence négligeables.

Une transversalité, équipe multi-institutionnelle de scientifiques de l'Académie chinoise des sciences, dirigé par le professeur Jian-Wei Pan, a passé plus de 10 ans à développer un satellite sophistiqué appelé Micius pour des expériences de science quantique, qui a été lancé avec succès le 16 août 2016 depuis Jiuquan, Chine, en orbite à une altitude d'environ 500 km.

Le satellite est équipé de trois charges utiles :un émetteur QKD à l'état de leurre, une source de photons intriqués, et un récepteur et analyseur de téléportation quantique. Cinq stations au sol ont été construites en Chine pour se coordonner avec le satellite Micius, situé à Xinglong (près de Pékin, 40°23'45.12''N, 117°34'38.85''E, altitude 890 m), Nanshan (près d'Urumqi, 43°28'31.66''N, 87°10'36.07''E, altitude 2028 m), Delingha (37°22'44.43''N, 97°43'37.01"E, altitude 3153 m), Lijiang (26°41'38.15''N, 100°1'45.55''E, altitude 3233 m), et Ngari au Tibet (32°19'30.07''N, 80°1'34.18''E, altitude 5047 m).

Moins d'un an après le lancement, trois étapes clés vers un Internet quantique à l'échelle mondiale ont été franchies : QKD à l'état de leurre satellite-sol avec un taux de kHz sur une distance d'environ 1 200 km (Liao et al. 2017, Nature 549, 43); distribution d'enchevêtrement par satellite à deux endroits sur la Terre séparés par ~ 1200 km et test de Bell (Yin et al. 2017, Sciences 356, 1140), et la téléportation quantique sol-satellite (Ren et al. 2017, La nature 549, 70). Les efficacités de liaison effectives dans le QKD par satellite ont été mesurées comme étant d'environ 20 ordres de grandeur plus grandes que la transmission directe via des fibres optiques de même longueur à 1200 km.

Le QKD par satellite a maintenant été combiné avec des réseaux quantiques métropolitains dans lesquels les fibres sont utilisées pour connecter de nombreux utilisateurs à l'intérieur d'une ville avec une échelle de distance d'environ 100 km. Par exemple, la station Xinglong est désormais connectée au réseau quantique métropolitain multi-nœuds de Pékin via des fibres optiques. Très récemment, le plus grand backbone de communication quantique à base de fibre a été construit en Chine par l'équipe du professeur Pan, reliant Pékin à Shanghai (en passant par Jinan et Hefei, et 32 ​​relais de confiance) avec une longueur de fibre de 2000 km. La dorsale utilise le protocole QKD à l'état de leurre et atteint un taux de clé sécurisé passe-tout de 20 kbps. Il est testé pour des applications réelles par le gouvernement, banques, sociétés de valeurs mobilières et d'assurances.

Le satellite Micius peut encore être exploité en tant que relais de confiance pour connecter facilement deux points quelconques de la Terre pour un échange de clés de haute sécurité. Au début de cette année, l'équipe chinoise a mis en œuvre un QKD satellite-sol à Xinglong. Après ça, les clés sécurisées ont été stockées dans le satellite pendant deux heures jusqu'à ce qu'il atteigne la station Nanshan près d'Urumqi, à une distance d'environ 2500 km de Pékin. En effectuant un autre QKD entre le satellite et la station Nanshan, et en utilisant l'encodage one-time-pad, une clé sécurisée entre Xinglong et Nanshan a alors été établie. Pour tester la robustesse et la polyvalence du Micius, QKD du satellite à la station au sol de Graz près de Vienne a été réalisée avec succès en juin dans le cadre d'une collaboration entre le professeur Pan et le groupe du professeur Anton Zeilinger. De futures expérimentations sont également prévues entre la Chine et Singapour, Italie, Allemagne, et la Russie.