Les chercheurs de l'armée ont développé une nouvelle façon de protéger et de sauvegarder les informations quantiques, rapprocher les réseaux quantiques de la réalité.

La science de l'information quantique est un domaine interdisciplinaire en croissance rapide qui explore de nouvelles façons de stocker, manipuler et communiquer des informations. Les chercheurs souhaitent créer de puissantes capacités de calcul à l'aide d'un nouveau matériel fonctionnant selon les principes de la physique quantique.

Pour l'armée, les nouveaux paradigmes quantiques pourraient potentiellement conduire à des capacités de transformation rapide, collecte efficace et sécurisée, échangeant et traitant de vastes quantités d'informations sur les champs de bataille dynamiques du futur.

Drs. Dan Jones, Brian Kirby et Michael Brodsky de l'Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory, rejoints par Gabriele Riccardi et le professeur Cristian Antonelli de l'Université de L'Aquila, ont étudié les sources de bruit dans les canaux de communication quantique.

Le bruit est un fléau commun de toute communication - quiconque a déjà utilisé une radio, un talkie-walkie ou un téléphone a connu une réception bruyante de temps en temps, dit Brodsky. Les ingénieurs en communication conçoivent des schémas complexes pour éliminer le bruit et nettoyer le signal transmis autant que possible.

Selon Brodsky, les communications quantiques ne sont pas différentes dans leur sensibilité au bruit dans les canaux de communication. En réalité, encore plus que les communications classiques classiques car les signaux quantiques sont d'une puissance extrêmement faible.

"Pour concevoir un réseau quantique utile, nous devons comprendre jusqu'où, à quelle vitesse et avec quelle fiabilité nous pourrions envoyer des informations quantiques, " a déclaré Brodsky. " Cela nécessite une compréhension du bruit dans les canaux de communication. "

Comme l'équipe a modélisé, émulé, caractérisé et mesuré différents types de bruit dans les canaux quantiques, les chercheurs ont réalisé que si certains types de bruit quantique sont impossibles à filtrer, d'autres pourraient être retirés assez facilement.

Étonnamment, il s'avère que le mauvais bruit pourrait être converti en bon bruit en ajoutant simplement un composant supplémentaire bon marché au canal quantique. Avoir ce contrôle supplémentaire leur permet de modifier le canal et d'ajuster les propriétés du bruit qui masque le signal transmis.

L'objectif général du Quantum Networking Group du laboratoire est d'explorer expérimentalement les moyens les plus efficaces et les plus sûrs de créer, stocker et traiter des informations quantiques sur la base des technologies photoniques de pointe du jour. Le principal outil de travail du groupe est le banc d'essai de réseautage quantique du laboratoire qu'ils ont construit à son siège à Adelphi, Maryland. Les chercheurs utilisent le banc d'essai quantique pour tester diverses approches technologiques photoniques pour la livraison rapide et robuste d'informations quantiques sur de grandes distances.

"Nous abordons notre recherche de manière assez unique en portant des chapeaux d'ingénieur système, ", a déclaré Jones.

Le champ de recherche du groupe s'étend sur le développement de l'architecture et des principes opérationnels des réseaux quantiques, ainsi que la compréhension et la cartographie des limites technologiques à sa mise en œuvre pratique, et, finalement, inventer des méthodes et des techniques pour contourner ces limitations. Les résultats de recherche actuels appartiennent à ces deux dernières catégories.

Les prochains projets en cours se concentrent sur la démonstration d'un moyen intrigant de transmission sans erreur d'informations quantiques. Plus loin, la création d'un banc d'essai de réseau quantique multi-utilisateurs déployé sur le terrain et la démonstration de protocoles de partage de secrets sécurisés entre deux campus métropolitains distants.

Le domaine de la science de l'information quantique est en plein essor dans le monde entier car il conduit potentiellement à des capacités de calcul inégalées, communication et réseautage. Il offre de nouveaux paradigmes dans la manière dont l'information est traitée, qui conduirait à un partage sécurisé de secrets, détection de réseau distribué et prise de décision efficace.

"Nos résultats de recherche sont une étape vers l'armement du combattant du futur avec des avantages quantiques et un bon exemple de la façon dont l'opérationnalisation de la science aboutit à un surmatch transformationnel, " a déclaré Brodsky.

Le groupe a résumé ses résultats de recherche dans un document, Explorer la corrélation classique dans le bruit pour récupérer des informations quantiques à l'aide du filtrage local, accepté par le comité de lecture Nouveau Journal de Physique .