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    Une étape importante vers un réseau de communication quantique totalement sécurisé

    Les chercheurs Michael Zugenmaier et Karsten Dideriksen à côté de leur dispositif expérimental. Crédit :Institut Niels Bohr

    La quête d'un réseau d'information sécurisé est lancée. Chercheurs de l'Institut Niels Bohr, Université de Copenhague, ont récemment réussi à augmenter le temps de stockage de l'information quantique, à l'aide d'un petit récipient en verre rempli d'atomes à température ambiante, franchissant une étape importante vers un réseau de distribution à codage quantique sécurisé.

    Envoi d'informations dans des fibres optiques sur de longues distances en régime classique

    L'envoi d'informations sur de longues distances peut se faire en encodant les messages en impulsions lumineuses, et les envoyer à travers des fibres optiques. Mais il y a perte de fibres, une amplification est donc nécessaire en cours de route. Des répéteurs amplifient les impulsions lumineuses à des intervalles spécifiques le long de la ligne, et voila ! – la communication transatlantique est possible. Mais il y a un problème :il n'est pas complètement sécurisé. Les informations peuvent être récupérées, et même s'il est encodé, les codes peuvent être cassés.

    Distribution de l'information dans le régime quantique

    Que se passe-t-il lors de l'envoi d'informations quantiques, est légèrement différent. L'information elle-même ne voyage pas réellement, mais est téléporté via un enchevêtrement distribué dans le réseau. L'expéditeur a la moitié de l'enchevêtrement, et le récepteur a l'autre moitié.

    L'enchevêtrement est beaucoup plus facile à créer sur de courtes distances, ainsi, la ligne entre l'expéditeur et le destinataire est segmentée et un enchevêtrement est créé entre chaque début et fin des segments. Si chaque segment est capable de stocker l'enchevêtrement, l'opérateur de ligne peut attendre que l'enchevêtrement soit créé dans tous les segments, puis effectuer des échanges d'enchevêtrement au niveau des articulations pour étendre l'enchevêtrement sur toute la distance entre l'expéditeur et le récepteur. Le stockage est donc essentiel – et c'est pourquoi l'amélioration du temps de stockage désormais réalisée par les chercheurs est si importante. Uniquement lorsque l'enchevêtrement est en place sur toute la longueur de la ligne, la communication proprement dite peut avoir lieu. Le long du chemin, il est totalement inaccessible pour quiconque, car les informations quantiques délicates s'autodétruisent immédiatement si vous essayez de les écouter ou de les manipuler de quelque manière que ce soit.

    Illustration :Lors de la répartition de l'enchevêtrement entre l'émetteur A et le récepteur B, la ligne de communication est segmentée en insérant des répéteurs quantiques. Dans cette illustration, A est enchevêtré avec Quantum Repeater I tandis que B est enchevêtré avec Quantum Receiver II. Après l'échange d'intrication au niveau des répéteurs quantiques, l'intrication est partagée entre A et B. Les répéteurs quantiques ne contiennent plus d'intrication et ne peuvent plus être utilisés pour intercepter des messages. Crédit :Institut Niels Bohr

    Nous avons besoin de nombreux répéteurs quantiques

    Le temps de stockage entre en scène, car il faut en fait un certain temps pour que l'information voyage dans les fibres. L'intrication quantique délicate doit être stockée, attendant son tour de traverser la fibre optique. Il est très logique de viser un système qui fonctionne à température ambiante, en raison de l'ampleur de ces réseaux. Si des répéteurs quantiques doivent être déployés pour app. tous les 10 km de ligne de communication, les avantages d'une configuration simple, travailler à température ambiante, sont énormes.

    Les chercheurs de l'Institut Niels Bohr ont réussi à augmenter cette durée de vie cruciale de l'état quantique à température ambiante à environ un quart de milliseconde, et pendant cette période, la lumière peut parcourir environ 50 km dans la fibre. "Donc, 50 km – ce n'est pas encore très loin, si vous souhaitez envoyer des informations quantiques régionales, mais c'est bien plus long que ce qui a été réalisé auparavant avec des atomes à température ambiante", dit Karsten Dideriksen, doctorat étudiant sur le projet.

    La technologie actuelle

    La technique elle-même consiste en un petit récipient en verre, rempli d'atomes de Cæsium, dans lequel les chercheurs sont en mesure de charger, stocker et récupérer des photons uniques (particules de lumière) à partir de, les états quantiques nécessaires au répéteur. Cette technique améliore cent fois la durée de vie des états quantiques à température ambiante. La simplicité est la clé, comme il faut imaginer cette technologie, une fois développé à son plein potentiel, dispersés à travers le monde en tant que répéteurs quantiques dans nos réseaux d'information.

    La perspective immédiate est, comme mentionné, stockage destiné à être utilisé dans des réseaux d'information quantique sécurisés, mais d'autres options telles que la génération de photons uniques à la demande pour l'informatique quantique sont sur la table.

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