Les physiciens ont conçu une nouvelle méthode pour transmettre de grandes données quantiques sur de longues distances qui nécessite beaucoup moins de ressources que les méthodes précédentes, rapprocher de la réalité la mise en œuvre de la transmission de données big quantiques à longue distance. Les résultats peuvent conduire au développement de futurs réseaux quantiques, comme un Internet quantique à l'échelle mondiale.

Les chercheurs, Michael Zwerger et coauteurs à l'Université d'Innsbruck, L'Autriche, ont publié un article sur la nouvelle méthode de communication quantique à longue portée dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

"La plus grande importance de notre travail est que nous fournissons un schéma efficace et évolutif pour la communication quantique longue distance, " a dit Zwerger Phys.org . "Nous pensons que ce sera un ingrédient essentiel pour un futur Internet quantique, où de grandes quantités de données quantiques seront transmises. Plus important encore, contrairement aux propositions précédentes, les ressources requises (par qubit transmis) à chaque station de répéteur n'évoluent pas avec la distance, ce qui rend la transmission de données quantiques plus efficace."

La nouvelle méthode repose sur un autre type de répéteur quantique - un dispositif qui génère un enchevêtrement quantique à des emplacements distants sur un réseau quantique afin de lutter contre la perte de signal, un peu comment un amplificateur amplifie le signal dans les réseaux de communication classiques.

Le plus grand avantage du nouveau répéteur quantique est qu'il peut permettre d'étendre la transmission de données quantiques à des distances plus longues beaucoup plus facilement qu'avec les anciens répéteurs quantiques. Typiquement, à mesure que la distance de transmission augmente, plus de ressources (qubits) sont nécessaires à chaque station de répéteur. Dans les schémas précédents, le nombre de ressources croît de manière polylogarithmique ou même polynomiale à chaque station de répéteur avec la distance.

En utilisant le nouveau répéteur quantique, le nombre de ressources par qubit transmis reste constant à chaque station de répéteur; C'est, elle est entièrement indépendante de la distance. Cela permet aux données quantiques d'être transmises sur des distances arbitrairement longues en utilisant une quantité relativement faible de ressources. Dans sa mise en œuvre actuelle, la méthode utilise quelques centaines de qubits à chaque station de répéteur, et peut atteindre des distances intercontinentales.

Comme l'expliquent les physiciens, la clé derrière le nouveau répéteur quantique est un protocole de distillation d'intrication appelé hachage, qui génère des paires parfaites de qubits intriqués. Les chercheurs ont également utilisé une implémentation optimisée basée sur la mesure, ce qui réduit considérablement les bruits indésirables. Ces outils offrent une tolérance d'erreur élevée et des taux de transmission élevés, permettant la transmission de données quantiques dans des scénarios réalistes de bruit, comme un Internet quantique.

"Pensez à Internet tel qu'il s'est développé au fil des ans, où la transmission de données a considérablement augmenté, " a déclaré Zwerger. " On peut imaginer un Internet quantique, où plutôt que des informations quantiques de données classiques sont transmises. En effet, un certain nombre d'applications très intéressantes d'une telle transmission de données quantiques ont été discutées, parmi eux la cryptographie quantique, calcul quantique distribué et détection distribuée. Une transmission vraiment sécurisée nécessite de grosses clés, et donc aussi de grands débits de transmission quantique. On peut dire une chose similaire à propos de la possibilité d'un calcul quantique distribué. Dans les premières expériences de preuve de principe, les taux et les frais généraux ne sont peut-être pas un gros problème, mais cela deviendra certainement très pertinent une fois que l'on augmentera les choses. C'est là que notre proposition devient pertinente."

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'étendre les nouveaux dispositifs de répéteurs quantiques pour fonctionner avec des réseaux plus grands.

« La présente proposition concerne une communication point à point entre un expéditeur et un destinataire, " a déclaré Zwerger. "Nous prévoyons d'utiliser des idées similaires pour les réseaux quantiques multipartites avec de nombreux utilisateurs. En outre, nous étudions actuellement de nouveaux schémas où nous essayons d'appliquer des techniques similaires à plus petite échelle, en prenant certaines des idées du protocole de hachage et en concevant des protocoles de purification d'intrication et des schémas de communication qui n'utilisent que quelques qubits. Cela pourrait avoir un impact sur une échelle de temps plus courte, quand les premiers prototypes de systèmes de communication quantique seront construits."

© 2018 Phys.org