Lorsque les ordinateurs quantiques deviennent plus puissants et plus répandus, ils auront besoin d'un Internet quantique robuste pour communiquer.

Les ingénieurs de l'Université Purdue ont résolu un problème empêchant le développement de réseaux quantiques suffisamment grands pour prendre en charge de manière fiable plus d'une poignée d'utilisateurs.

La méthode, démontré dans un article publié dans Optique , pourrait aider à jeter les bases du moment où un grand nombre d'ordinateurs quantiques, les capteurs quantiques et autres technologies quantiques sont prêts à être mis en ligne et à communiquer entre eux.

L'équipe a déployé un commutateur programmable pour ajuster la quantité de données envoyée à chaque utilisateur en sélectionnant et en redirigeant les longueurs d'onde de la lumière transportant les différents canaux de données, permettant d'augmenter le nombre d'utilisateurs sans augmenter la perte de photons à mesure que le réseau s'agrandit.

Si des photons sont perdus, l'information quantique est perdue - un problème qui a tendance à se produire plus les photons doivent voyager à travers les réseaux de fibres optiques.

"Nous montrons un moyen de faire du routage de longueur d'onde avec un seul équipement - un commutateur sélectif de longueur d'onde - vers, en principe, construire un réseau de 12 à 20 utilisateurs, peut-être même plus, " a déclaré Andrew Weiner, Professeur émérite de la famille Scifres de Purdue en génie électrique et informatique. "Les approches précédentes nécessitaient l'échange physique de dizaines de filtres optiques fixes réglés sur des longueurs d'onde individuelles, ce qui a rendu la possibilité d'ajuster les connexions entre les utilisateurs non viables dans la pratique et la perte de photons plus probable."

Au lieu de devoir ajouter ces filtres chaque fois qu'un nouvel utilisateur rejoint le réseau, les ingénieurs pourraient simplement programmer le commutateur sélectif en longueur d'onde pour diriger les longueurs d'onde porteuses de données vers chaque nouvel utilisateur, réduisant ainsi les coûts d'exploitation et de maintenance et rendant un Internet quantique plus efficace.

Le commutateur sélectif en longueur d'onde peut également être programmé pour ajuster la bande passante en fonction des besoins de l'utilisateur, ce qui n'était pas possible avec des filtres optiques fixes. Certains utilisateurs peuvent utiliser des applications qui nécessitent plus de bande passante que d'autres, de la même manière que regarder des émissions via un service de streaming basé sur le Web utilise plus de bande passante que l'envoi d'un e-mail.

Pour un internet quantique, former des connexions entre les utilisateurs et ajuster la bande passante signifie répartir l'enchevêtrement, la capacité des photons à maintenir une relation mécanique quantique fixe les uns avec les autres, quelle que soit leur distance pour connecter les utilisateurs dans un réseau. L'intrication joue un rôle clé dans l'informatique quantique et le traitement de l'information quantique.

"Quand les gens parlent d'internet quantique, c'est cette idée de générer l'intrication à distance entre deux stations différentes, comme entre les ordinateurs quantiques, " a déclaré Navin Lingaraju, un doctorat Purdue. étudiant en génie électrique et informatique. "Notre méthode modifie la vitesse à laquelle les photons intriqués sont partagés entre différents utilisateurs. Ces photons intriqués peuvent être utilisés comme une ressource pour intricer des ordinateurs quantiques ou des capteurs quantiques aux deux stations différentes."

Les chercheurs de Purdue ont réalisé l'étude en collaboration avec Joseph Lukens, chercheur au Laboratoire national d'Oak Ridge. Le commutateur sélectif en longueur d'onde que l'équipe a déployé est basé sur une technologie similaire utilisée pour ajuster la bande passante pour la communication classique d'aujourd'hui.

Le commutateur est également capable d'utiliser une "grille flexible, " comme les communications classiques par ondes lumineuses utilisent maintenant, pour diviser la bande passante aux utilisateurs à une variété de longueurs d'onde et d'emplacements plutôt que de se limiter à une série de longueurs d'onde fixes, dont chacun aurait une bande passante fixe ou une capacité de transport d'informations à des emplacements fixes.

"Pour la première fois, nous essayons de prendre quelque chose d'inspiré de ces concepts de communication classiques utilisant des équipements comparables pour souligner les avantages potentiels qu'il présente pour les réseaux quantiques, " a déclaré Weiner.

L'équipe travaille à la construction de réseaux plus vastes à l'aide du commutateur sélectif en longueur d'onde.