Scientifiques du Laboratoire de Recherche RDECOM, le laboratoire de recherche d'entreprise de l'armée (ARL) a trouvé un nouveau moyen de protéger les informations quantiques pendant la transmission, ouvrant la porte à une communication plus sûre et plus fiable pour les combattants sur le champ de bataille.

Avancées récentes des technologies de pointe dans les lasers et la nanophysique, l'optique quantique et la photonique ont donné aux chercheurs les outils nécessaires pour contrôler et manipuler des systèmes quantiques miniatures, tels que des atomes individuels ou des photons, les plus petites particules de lumière.

Ces développements ont donné naissance à un nouveau domaine scientifique :la science de l'information quantique, ou QIS, qui étudie les informations codées dans les systèmes quantiques et englobe l'informatique quantique, communication quantique et détection quantique parmi d'autres sous-domaines.

On pense que la science de l'information quantique a le potentiel de façonner la façon dont l'information sera traitée à l'avenir.

Le laboratoire de recherche d'entreprise de l'Armée de terre investit dans la recherche QIS pour garantir une supériorité technologique continue dans ce domaine en plein développement, qui à son tour apportera de multiples nouvelles technologies dans le calcul, chiffrement, communication sécurisée et mesures précises.

Cependant, utiliser l'information quantique, les scientifiques doivent trouver des moyens solides de le traiter et de le transmettre - une tâche à laquelle s'attaquent les Drs. Daniel Jones, Brian Kirby, et Michael Brodsky de la Direction des sciences de l'informatique et de l'information du laboratoire.

« Dans notre monde classique, les informations sont souvent corrompues lors de la manipulation et de la transmission - tout le monde est familier avec les connexions téléphoniques bruyantes dans les zones de mauvaise réception, " dit Brodsky. " Ainsi, Les ingénieurs en communication ont travaillé sur une variété de techniques pour filtrer le bruit."

Dans les communications classiques, le filtrage est assez simple car il est fait localement, qui se trouve à l'endroit même où l'information est reçue, comme directement dans votre téléphone ou votre routeur Internet.

Dans le monde quantique, les choses deviennent beaucoup plus complexes.

L'équipe de recherche du laboratoire a cherché des moyens de filtrer le bruit à partir de petits bits d'informations quantiques, des bits quantiques ou des qubits envoyés via des liaisons de télécommunication à fibre optique.

Ils ont découvert que le filtrage ne doit pas nécessairement être effectué par la partie réceptrice.

"La nature des états quantiques dans lesquels l'information est codée est telle que le filtrage pourrait être plus facilement effectué à un endroit différent du réseau, " dit Kirby.

C'est exact, pour corriger un qubit envoyé sur une certaine route, on pourrait en fait appliquer un filtre à d'autres qubits qui traversent un itinéraire différent.

Au cours de la dernière année, les chercheurs se sont penchés sur le problème de la transmission de paires de photons intriqués sur des fibres optiques.

« Nous avons commencé par comprendre comment les propriétés physiques des fibres de télécommunications réelles, tels que la biréfringence résiduelle inhérente et la perte dépendante de la polarisation, ou PDL, affecter la qualité des communications quantiques, " a déclaré Jones. " Nous avons exploité une nouvelle approche mathématique, qui a conduit au développement d'un modèle géométrique simple et élégant des effets PDL sur l'intrication de polarisation, " ajouta Kirby.

Le modèle développé prédit à la fois la qualité des états quantiques transmis ainsi que la vitesse à laquelle les informations quantiques pourraient être transmises.

Par ailleurs, l'équipe du laboratoire a inventé une nouvelle technique qui permet de réduire les effets délétères du bruit.

Les modèles développés ont été validés expérimentalement à l'aide du banc d'essai de réseautage quantique récemment construit au laboratoire, qui simule l'infrastructure de fibre télécom pratique.

« Nous pensons que cette recherche a le potentiel de révolutionner la cybersécurité et de permettre le partage et l'authentification de secrets sécurisés pour le combattant du futur, " dit Brodsky. " De plus, cela aura un impact sur le développement de meilleurs capteurs pour la navigation de position et la synchronisation ainsi que sur des ordinateurs quantiques qui pourraient aboutir à la synthèse de nouveaux matériaux spéciaux avec des propriétés à la demande. »

Selon les chercheurs, pour faire de la technologie quantique une réalité, un banc d'essai à grande échelle déployé sur le terrain doit être construit, guidant ainsi le développement du matériel et du logiciel quantiques.

Un article de journal documentant la recherche intitulée "Tuning quantum channel to maxim polarization entanglement for telecom photon pair" est présenté dans le prestigieux Nature Partner Journal Quantum Information .