Toshiba a battu le record de distance pour de la communication quantique par fibres optiques.
Un Internet quantique pourrait un jour permettre aux ordinateurs quantiques de faire équipe et de s’attaquer à des problèmes gigantesques. Le monde s’est rapproché de cette réalité, car des chercheurs de Toshiba ont démontré que des communications quantiques pouvaient être envoyées sur une distance record de 600 km de fibres optiques.
Dans les ordinateurs traditionnels, l’information est codée en bits représentés par un zéro ou un un. Mais dans les ordinateurs quantiques, l’information est codée en bits quantiques (ou qubits) qui peuvent être l’un ou l’autre, ou les deux en même temps. Cela accroît considérablement leur puissance de calcul potentielle, ce qui signifie qu’ils pourraient s’attaquer à des problèmes dépassant la portée des ordinateurs ordinaires.
L’année dernière, par exemple, un ordinateur quantique chinois baptisé Jiuzhang a apparemment effectué en 200 secondes un calcul qui aurait pris 2,5 milliards d’années à un superordinateur ordinaire.
Mais le problème de l’informatique quantique est que ces qubits sont sensibles aux interférences de l’environnement, les infimes fluctuations de température ou les vibrations menaçant de brouiller les données. Il est donc difficile de transmettre des informations quantiques sur de longues distances.
Un diagramme du réseau de communication quantique de Toshiba
Aujourd’hui, les chercheurs de Toshiba revendiquent le record de distance pour les communications quantiques via des fibres optiques. La clé est une nouvelle technique de stabilisation à double bande qu’ils ont mise au point, qui envoie deux signaux de référence optiques en même temps que les qubits eux-mêmes, qui sont codés comme un retard de phase d’une faible impulsion optique.
Le premier signal de référence est à une longueur d’onde conçue pour annuler les fluctuations de l’environnement, tandis que le second fonctionne à la même longueur d’onde que les qubits eux-mêmes et est utilisé pour contrôler précisément la phase de la lumière.
Grâce à cette technique à double bande, l’équipe de Toshiba a pu maintenir le signal quantique constant à quelques dizaines de nanomètres près. Cela leur a permis de transmettre les données sur 600 km de fibres optiques, soit environ six fois plus loin que le précédent record. Ce n’est cependant pas le plus loin de tous les temps – la transmission par satellite détient le record global de plus de 1200 km, mais un Internet quantique nécessiterait une combinaison de satellites et de fibres optiques.
Selon l’équipe, la première utilisation de cette technologie serait probablement la distribution de clés quantiques (QKD). Cette technique de cryptage tire parti de la règle étrange de la physique quantique selon laquelle le simple fait d’observer la clé la modifie, la rendant inutile pour un pirate potentiel et alertant les utilisateurs autorisés de la tentative.
« Ces dernières années, la technologie QKD a été utilisée pour sécuriser les réseaux métropolitains », explique Andrew Shields, responsable de la division Technologie quantique chez Toshiba Europe. « Cette dernière avancée étend la portée maximale d’une liaison quantique, de sorte qu’il est possible de connecter des villes à travers des pays et des continents, sans utiliser de nœuds intermédiaires de confiance ». Mise en œuvre avec la technologie Satellite QKD, elle nous permettra de construire un réseau mondial de communications quantiques sécurisées. »
https://www.nature.com/articles/s41566-021-00811-0
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-06/tc-tab060421.php
