Exploitation du réseau quantique

Le réseau quantique rudimentaire se compose de trois nœuds quantiques, à une certaine distance dans le même bâtiment. Pour faire fonctionner ces nœuds comme un véritable réseau, les chercheurs ont dû inventer une nouvelle architecture permettant d'évoluer au-delà d'un seul lien. Le nœud du milieu (appelé Bob) a une connexion physique aux deux nœuds externes (appelés Alice et Charlie), permettant d'établir des liens d'intrication avec chacun de ces nœuds. Bob est équipé d'un bit quantique supplémentaire qui peut être utilisé comme mémoire, permettant de stocker un lien quantique généré précédemment pendant qu'un nouveau lien est en cours d'établissement. Après avoir établi les liens quantiques Alice-Bob et Bob-Charlie, un ensemble d'opérations quantiques chez Bob convertit ces liens en un lien quantique Alice-Charlie. Alternativement, en effectuant un ensemble différent d'opérations quantiques chez Bob, l'enchevêtrement entre les trois nœuds est établi.

Prêt pour une utilisation ultérieure

Une caractéristique importante du réseau est qu'il annonce la réussite de ces protocoles (intrinsèquement probabilistes) avec un signal "drapeau". Une telle annonce est cruciale pour l'évolutivité, comme dans un futur Internet quantique, bon nombre de ces protocoles devront être concaténés. « Une fois établi, nous avons pu préserver les états intriqués résultants, les protéger du bruit, " dit Sophie Hermans, un autre membre de l'équipe. "Cela signifie que, en principe, nous pouvons utiliser ces états pour la distribution de clés quantiques, un calcul quantique ou tout autre protocole quantique ultérieur."

Démonstrateur internet quantique

Ce premier réseau quantique basé sur l'intrication fournit aux chercheurs un banc d'essai unique pour développer et tester du matériel Internet quantique, logiciels et protocoles. "Le futur Internet quantique sera composé d'innombrables dispositifs quantiques et nœuds intermédiaires, " dit Ronald Hanson, qui a dirigé l'équipe de recherche. "Les collègues de QuTech étudient déjà la compatibilité future avec les infrastructures de données existantes." En temps voulu, l'approche de preuve de principe actuelle sera testée en dehors du laboratoire sur la fibre télécom existante - sur le démonstrateur Internet Quantum de QuTech, dont la première liaison métropolitaine devrait être achevée en 2022.

Couches de niveau supérieur

Dans le laboratoire, les chercheurs se concentreront sur l'ajout de plus de bits quantiques à leur réseau à trois nœuds et sur l'ajout de couches logicielles et matérielles de niveau supérieur. Pompili :« Une fois toutes les couches de contrôle et d'interface de haut niveau pour l'exploitation du réseau développées, n'importe qui sera capable d'écrire et d'exécuter une application réseau sans avoir besoin de comprendre comment fonctionnent les lasers et les cryostats. C'est l'objectif final."