Des chercheurs en ingénierie ont démontré la preuve de principe d'un appareil qui pourrait servir de colonne vertébrale à un futur Internet quantique. Hoi-Kwong Lo, professeur d'ingénierie à l'Université de Toronto, et ses collaborateurs ont développé un prototype pour un élément clé pour les répéteurs quantiques entièrement photoniques, une étape critique dans la communication quantique à longue distance.

Un Internet quantique est le « Saint Graal » du traitement de l'information quantique, permettant de nombreuses nouvelles applications, y compris la communication sécurisée de la théorie de l'information. Internet d'aujourd'hui n'a pas été spécifiquement conçu pour la sécurité, et cela montre :le piratage, les introductions par effraction et l'espionnage informatique sont des défis courants. Des pirates informatiques infâmes creusent constamment des trous dans des couches de défense sophistiquées érigées par des individus, les entreprises et les gouvernements.

À la lumière de cela, les chercheurs ont proposé d'autres moyens de transmettre des données qui tireraient parti des principales caractéristiques de la physique quantique pour fournir un cryptage pratiquement incassable. L'une des technologies les plus prometteuses implique une technique connue sous le nom de distribution de clés quantiques (QKD). QKD exploite le fait que le simple fait de détecter ou de mesurer l'état d'un système quantique perturbe ce système. À cause de ce, toute écoute de tiers laisserait une trace clairement détectable, et la communication peut être interrompue avant que toute information sensible ne soit perdue.

Jusqu'à maintenant, ce type de sécurité quantique a été démontré dans des systèmes à petite échelle. Lo et son équipe font partie d'un groupe de chercheurs du monde entier qui jettent les bases d'un futur Internet quantique en s'efforçant de relever certains des défis de la transmission d'informations quantiques sur de grandes distances, utilisant la communication par fibre optique.

Parce que les signaux lumineux perdent de leur puissance lorsqu'ils parcourent de longues distances à travers des câbles à fibres optiques, des dispositifs appelés répéteurs sont insérés à intervalles réguliers le long de la ligne. Ces répéteurs amplifient et amplifient les signaux pour aider à transmettre les informations le long de la ligne.

Mais l'information quantique est différente, et les répéteurs existants pour l'information quantique sont très problématiques. Ils nécessitent le stockage de l'état quantique sur les sites répéteurs, rendant les répéteurs beaucoup plus sujets aux erreurs, difficile à construire, et très coûteux car ils fonctionnent souvent à des températures cryogéniques.

Lo et son équipe ont proposé une approche différente. Ils travaillent au développement de la prochaine génération de répéteurs, appelés répéteurs quantiques tout photoniques, cela éliminerait ou réduirait bon nombre des défauts des répéteurs quantiques standard. Avec des collaborateurs de l'Université d'Osaka, Université de Toyama et NTT Corporation au Japon, Lo et son équipe ont démontré la preuve de concept de leur travail dans un article récemment publié dans Communication Nature .

"Nous avons développé des répéteurs tout photoniques qui permettent une mesure de Bell adaptative inversée dans le temps, " dit Lo. "Parce que ces répéteurs sont tout optiques, ils offrent des avantages que les répéteurs traditionnels – à base de mémoire quantique – n'offrent pas. Par exemple, cette méthode pourrait fonctionner à température ambiante."

Un Internet quantique pourrait offrir des applications impossibles à mettre en œuvre dans l'Internet conventionnel, telles que la sécurité impénétrable et la téléportation quantique.

"Un réseau tout optique est une forme prometteuse d'infrastructure pour une communication rapide et économe en énergie qui est nécessaire pour un futur Internet quantique, " dit Lo. "Notre travail aide à ouvrir la voie vers cet avenir."