L’Internet quantique à portée de main alors que les scientifiques montrent une démonstration de l’enchevêtrement

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  • Des chercheurs aux Pays-Bas ont montré qu’ils pouvaient transmettre des informations quantiques via un nœud intermédiaire, une fonctionnalité nécessaire pour rendre possible le soi-disant Internet quantique.

    Ces dernières années, les scientifiques ont fait valoir que l’Internet quantique présente un réseau plus souhaitable pour transférer des données sécurisées, en plus d’être nécessaire lors de la connexion de plusieurs systèmes quantiques. Tout cela a attiré des investissements du gouvernement américain, entre autres.

    Malgré la promesse, il manque encore des éléments vitaux pour la création d’un Internet quantique fonctionnel.

    Le transfert d’informations quantiques – la superposition d’états – entre deux nœuds de réseau devient possible grâce au processus d’intrication, qui se produit lorsque les scientifiques créent deux particules ou plus de sorte que l’état quantique de chaque particule ne peut pas être décrit indépendamment de l’état des autres. De cette manière, des chercheurs ont montré qu’ils pouvaient “téléporter” des informations quantiques entre deux nœuds.

    Des chercheurs de Qutech, un institut de recherche en informatique quantique fondé en 2014 par l’Université de technologie de Delft et l’Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée, ont maintenant démontré qu’ils pouvaient créer l’effet via un nœud intermédiaire, une condition nécessaire pour un réseau informatique fonctionnel.

    En guise d’aide à l’apprentissage dans le domaine autrement difficile à déchiffrer, la doctorante Sophie Hermans et ses collègues ont nommé les nœuds du réseau avec des surnoms liés aux infoseccers parmi nous : Alice, Bob et Charlie. Alice et Charlie n’ont aucun lien direct entre eux.

    La démonstration des chercheurs crée d’abord des états quantiques intriqués entre les nœuds voisins : Alice et Bob. Le deuxième nœud, ou processeur, stocke alors son état intriqué. Ensuite, Bob crée un état intriqué avec Charlie. Les scientifiques quantiques ont alors exploité un effet particulier connu dans leur domaine. En mesurant l’état de Bob, ils affectent l’enchevêtrement, créant une connexion directe entre Alice et Charlie.

    L’équipe a ensuite encodé les informations du “message” sur un qubit supplémentaire, qui, lorsqu’il est mesuré avec l’état intriqué de Charlie, téléporte les informations à Alice, selon un article publié dans Nature cette semaine.

    Bien qu’il s’agisse d’une démonstration significative de concepts de travail qui pourraient bien devenir importants dans les réseaux quantiques, comme pour beaucoup dans le domaine de l’informatique quantique, les applications pratiques sont encore loin.

    Dans un article d’accompagnement, Oliver Slattery, docteur en physique au Laboratoire de technologie de l’information de l’Institut national des normes et de la technologie du Maryland et Yong-Su Kim, chercheur principal au Centre d’information quantique de l’Institut coréen des sciences et technologies, ont déclaré que la téléportation constante de les informations autour d’un réseau quantique sont restées assez éloignées.

    “Hermans et al [have] a réussi à téléporter des informations quantiques entre Alice et Charlie – deux nœuds sans connexion directe. Cette réalisation n’est pas seulement une victoire pour la science fondamentale, mais représente également une avancée dans la résolution de problèmes du monde réel nécessaire pour faire passer cette application quantique fascinante à l’étape suivante.

    “La téléportation fiable autour d’un réseau quantique reste encore loin, et ce travail montre clairement l’énorme défi à relever pour la véritable réalisation de l’Internet quantique – mais Hermans et al. offrent une voie potentielle à suivre. Augmenter la robustesse des souvenirs utilisés pour préserver l’enchevêtrement conduira à des taux d’enchevêtrement encore plus élevés, et une interface optique améliorée augmentera l’efficacité avec laquelle les nœuds distants sont enchevêtrés », ont-ils déclaré.

    a, Trois nœuds de réseau, Alice (A), Bob (B) et Charlie (C).

    Trois nœuds de réseau, Alice (A), Bob (B) et Charlie (C), sont connectés au moyen de liaisons à fibre optique (lignes) dans une configuration en ligne. Chaque configuration a un qubit de communication (violet) qui permet la génération d’intrication avec son nœud voisin

    Néanmoins, la promesse de déplacer des données quantiques sur un réseau en toute sécurité a un tel pouvoir que le gouvernement américain est déterminé à ne pas être laissé de côté.

    En 2020, le département américain de l’Énergie a présenté une “stratégie de modèle” pour développer un Internet quantique national.

    Le secrétaire à l’Énergie, Dan Brouillette, a déclaré : “En construisant cette technologie nouvelle et émergente, les États-Unis poursuivent leur engagement à maintenir et à développer nos capacités quantiques”.

    La déclaration du gouvernement américain à l’époque indiquait que l’Internet quantique “pourrait devenir un réseau de communication sécurisé et avoir un impact profond sur des domaines critiques pour la science, l’industrie et la sécurité nationale”. ®

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