Battre le record de longue distance pour les communications quantiques
Le Cambridge Research Laboratory de Toshiba Europe a franchi une étape importante dans le domaine des communications quantiques à longue distance, en procédant à une démonstration inédite sur des fibres optiques de plus de 600 km de long. Obtenu avec le soutien des projets OPENQKD et QCALL financés par l’UE, ce résultat permettra un transfert d’informations sur de longues distances, sécurisé par la cryptographie quantique. Il s’agit également d’une avancée significative vers la création d’un Internet quantique. L’Internet quantique est un réseau mondial de dispositifs quantiques qui échangent des informations sur de longues distances en s’appuyant sur les lois de la mécanique quantique. Il n’y a pas si longtemps, il s’agissait purement de science-fiction, mais aujourd’hui, l’Internet quantique est une ambition bien réelle et essentielle pour de nombreux pays à travers le monde. La mise en œuvre d’un tel internet permettrait de résoudre rapidement des problèmes d’optimisation complexes dans le cloud. Il permettrait également une synchronisation mondiale précise et des communications hautement sécurisées dans le monde entier. Toutefois, avant que l’Internet quantique ne devienne réalité, un certain nombre d’obstacles doivent être surmontés, l’un des plus difficiles étant le problème de la transmission des bits quantiques, ou qubits, sur de longues distances par fibres optiques. En tant qu’élément de base des processus d’information quantique, les qubits présentent un potentiel énorme, mais ils sont par ailleurs extrêmement fragiles et sujets aux erreurs en raison de leurs interactions avec le milieu environnant. Ainsi, lorsque les fibres optiques se dilatent et se contractent sous l’effet de petites variations des conditions ambiantes (par exemple des fluctuations de température), cela brouille les qubits fragiles qui sont codés sous la forme d’un retard de phase d’une faible impulsion optique traversant la fibre.
Deux longueurs d’onde pour sauver la mise
Les chercheurs de Toshiba Europe ont désormais démontré que les communications quantiques sont possibles sur une distance record de 600 km grâce à l’introduction d’une méthode de stabilisation à deux bandes. Dans cette méthode, deux signaux optiques de référence sont envoyés à des longueurs d’onde différentes afin de limiter les fluctuations de phase sur les longues fibres (d’où le terme «bi-bande»). Le premier signal annule les fluctuations variables, tandis que le second (envoyé à la même longueur d’onde que les qubits) est utilisé pour un ajustement précis de la phase. Les chercheurs ont ainsi réussi à faire en sorte que la phase optique d’un signal quantique reste constante à une fraction de longueur d’onde près, même sur des centaines de kilomètres de fibre optique. Comme l’indique un article publié sur Fiber Optics Online, la première application de la stabilisation à double bande concerne la distribution de clés quantiques (QKD pour «quantum key distribution») sur de longues distances. La QKD sécurise les communications grâce à un système de cryptographie et permet aux utilisateurs de détecter toute tentative d’écoute clandestine. L’équipe de Toshiba Europe vient, pour la première fois, de faire une démonstration de la QKD sur des fibres optiques de 600 km de long. «C’est un résultat très intéressant», fait remarquer Mirko Pittaluga, de Toshiba Europe, dans le même article. «Grâce aux nouvelles techniques que nous avons développées, il est possible de poursuivre l’extension de la distance de communication pour la QKD et d’utiliser nos solutions pour d’autres protocoles et applications de communications quantiques», poursuit Mirko Pittaluga, qui est également le premier auteur de l’étude publiée dans «Nature Photonics», financée par OPENQKD (Open European Quantum Key Distribution Testbed) et QCALL (Quantum Communications for ALL). Grâce à cette dernière percée, il sera possible de connecter des dispositifs quantiques d’un pays à l’autre, et même d’un continent à l’autre, en supprimant les nœuds intermédiaires et en ouvrant la voie à l’Internet quantique du futur. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet OPENQKD site web du projet QCALL
Mots‑clés
OPENQKD, QCALL, Internet quantique, communication quantique, fibre optique, qubit, distribution de clés quantiques, QKD
