Travailler ensemble pour sécuriser les futurs systèmes de communication
Les systèmes de communication actuels pourraient être vulnérables aux technologies futures telles que les puissants ordinateurs quantiques, capables de pirater les protocoles de cryptage actuels. Pour y remédier, les chercheurs travaillent à la mise au point de réseaux de communication basés sur l’informatique quantique afin d’en garantir la stabilité et la sécurité. La combinaison de l’expertise des deux côtés de l’Atlantique contribuera à accélérer le déploiement de cette technologie aux États-Unis et dans l’UE. «La communication quantique est une technologie à l’épreuve du temps, qui permet une communication sécurisée indépendamment des développements et inventions technologiques futurs», explique le coordinateur du projet Qurope, Klaus Jöns(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), de l’université de Paderborn(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en Allemagne. Ces réseaux de communication à l’épreuve du temps pourraient également révolutionner la transmission des données et ouvrir l’ère de l’internet quantique. «Un réseau quantique peut relier des dispositifs quantiques, favorisant l’échange d’informations quantiques entre de nouveaux capteurs ou ordinateurs», note Klaus Jöns. «Sans communication quantique, les futurs dispositifs quantiques seront des guerriers solitaires isolés, privés de la connectivité sur laquelle s’appuient leurs homologues classiques.»
Besoin d’une infrastructure de réseau
Qurope, un consortium transatlantique de scientifiques d’Europe, du Royaume-Uni et des États-Unis, a cherché à faire progresser les réseaux quantiques en concevant une nouvelle architecture de répéteurs quantiques hybrides. Certaines informations quantiques peuvent être perdues lorsque les photons se déplacent dans les fibres optiques. Les répéteurs quantiques surmontent ces pertes en divisant la distance entre les communicateurs. Le consortium a pu tester des systèmes de mémoire quantique grâce à l’accès à l’infrastructure de réseau quantique développée par les partenaires américains. «La collaboration s’est avérée essentielle pour examiner la situation dans son ensemble», ajoute Klaus Jöns. «Nous avons besoin d’une infrastructure de réseau quantique compatible à l’échelle mondiale, et l’équipe de l’université de Stony Brook aux États-Unis, dirigée par Eden Figueroa(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a mis en place un réseau quantique. Nous avons beaucoup appris de l’infrastructure classique qu’ils ont utilisée pour mettre en place ce réseau, comme le recours à l’architecture White Rabbit(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en tant que mécanisme de synchronisation pour les réseaux quantiques.»
Des applications quantiques dans le monde réel
Le nouveau système de répéteurs quantiques du projet est basé sur deux technologies innovantes mises au point dans le cadre du projet: les paires de photons quantiques intriqués, avec des longueurs d’onde accordables et un fonctionnement à la demande, et les «mémoires quantiques» à large bande, conçues pour stocker et récupérer les photons intriqués. Au cours du projet, l’équipe a travaillé sur une architecture de répéteurs quantiques de deuxième génération, basée sur des mesures à deux photons. Cette architecture à deux photons nécessite des sources de paires de photons intriqués à la demande et des mémoires quantiques absorbantes. «Les architectures à deux photons promettent des taux de qubits beaucoup plus élevés que les protocoles à un seul photon, si nous parvenons à interfacer efficacement les différentes technologies», explique Klaus Jöns. Les chercheurs ont testé les deux éléments individuellement et les ont interfacés en laboratoire, avant de tester le système dans des applications dans le monde réel de distribution de clés quantiques via des réseaux de fibres et des liaisons en espace libre. «Nous avons téléporté des bits quantiques en utilisant deux sources de lumière quantique indépendantes sur des réseaux de fibres et des liaisons en espace libre. Notre consortium a été le premier à y parvenir avec des points quantiques semi-conducteurs», note Klaus Jöns.
Déployer la technologie des réseaux quantiques
La collaboration et la détermination des chercheurs ont ouvert la voie à la mise en œuvre à grande échelle d’une communication quantique efficace et sécurisée. Sur la base des résultats positifs du projet Qurope, plusieurs partenaires ont lancé des projets européens de suivi afin de faire progresser le niveau de maturité technologique du système de répéteurs quantiques. «Nous avons également rejoint une société(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) qui construit du matériel de réseau quantique avec d’autres chercheurs afin de déployer la technologie des réseaux quantiques», explique Klaus Jöns.