Un regard vers l’avenir : l’intrication quantique éliminerait pratiquement tous les problèmes de sécurité auxquels est confronté l’Internet moderne. C’est du moins la théorie. Selon de nouvelles recherches, il existe un moyen (théorique) de “diriger” les photons intriqués pour éviter la perte d’informations.
Le professeur Mehul Malik étudie les technologies quantiques depuis 15 ans. Avec son équipe de l’Institut Heriot-Watt de photonique et de sciences quantiques, Malik a mis au point une nouvelle façon d’envoyer des informations quantiques sur des fibres optiques – une manière qui aide à prévenir la perte de données et concrétise le concept d’Internet quantique.
L’Internet quantique est un modèle théorique pour un réseau de nouvelle génération basé sur des phénomènes inhabituels appartenant à la théorie de l’informatique quantique. Le phénomène le plus inhabituel est connu sous le nom d’intrication quantique, car il décrit deux particules ou groupes de particules (par exemple deux photons de lumière) qui restent connectés quelle que soit la distance. L’état quantique d’une particule intriquée ne peut être décrit indépendamment de l’état d’une autre, quelle que soit la vitesse de la lumière.
La technologie quantique tente d’exploiter les propriétés quantiques des particules subatomiques pour développer des ordinateurs incroyablement puissants ou améliorer considérablement la sécurité des communications réseau et des systèmes de navigation. Le problème avec l’intrication quantique, cependant, est que la “transmission” des photons intriqués sur des fibres optiques devient difficile sur de longues distances en raison du bruit et de la perte d’informations.
“Même les meilleures fibres optiques au monde subiront une perte par kilomètre”, a déclaré Malik, “c’est donc un gros obstacle à l’activation de cette forme de communication quantique”. La nouvelle recherche qu’il a développée avec son équipe montre cependant pour la première fois que “l’intrication quantique peut tolérer le bruit et la perte – et survivre encore sous une forme puissante connue sous le nom de contrôle quantique”.
Le contrôle quantique est une technique qui peut améliorer la robustesse de l’intrication en utilisant des “qudits”, qui sont essentiellement des tableaux de qubits (l’équivalent binaire en informatique quantique) disposés en plusieurs dimensions. Les chercheurs ont utilisé la structure spatiale de la lumière pour enchevêtrer des photons dans un espace à 53 dimensions composé de “pixels” de lumière.
Le résultat : le contrôle quantique leur a permis de transmettre des photons complexes dans des conditions de perte et de bruit équivalentes à 79 km de câbles à fibre optique, même avec 36 % de bruit blanc, le type qui pourrait provenir de la pénétration de la lumière solaire. Une autre découverte contre-intuitive de la nouvelle recherche, a déclaré Malik, était que l’augmentation du nombre de dimensions dans l’intrication quantique réduit considérablement le temps nécessaire pour mesurer les résultats.
“La circulation efficace et fiable de l’information est au cœur de la société moderne d’aujourd’hui”, a expliqué le professeur ; pour construire un tel Internet “quantique”, “nous devons être capables d’envoyer un intrication quantique sur des distances réelles” qui permettent le bruit et les pertes de transmission.
