Réseau de communication quantique à l’échelle de la ville en Chine : La pointe de la technologie

Au cœur de la ville de Hefei, en Chine, s’étend le réseau de communication quantique le plus avancé à ce jour. Composé de trois dispositifs quantiques et d’un serveur central, il représente l’incarnation la plus proche d’un Internet quantique inviolable que nous ayons atteinte jusqu’à présent.

Une Révolution dans la Communication

Conçu par Jian-Long Liu de l’Université des sciences et technologies de Chine et ses collègues, ce réseau présente certaines similitudes avec les réseaux de communication conventionnels, notamment la transmission de l’information via des fibres optiques. Cependant, la lumière qui voyage dans ce réseau quantique se présente sous forme de paquets, dont les états quantiques encodent l’information et possèdent des propriétés que l’on ne retrouve pas dans les signaux lumineux conventionnels. Plus précisément, la propriété de l’entrelacement quantique peut être exploitée pour rendre pratiquement impossible la copie ou la modification furtive de l’information, conférant ainsi à l’ensemble du réseau une sécurité exceptionnelle.

La Magie de l’Entrelacement Quantique

Le réseau quantique de Hefei se distingue par sa capacité à exploiter l’entrelacement quantique. Lorsque deux particules sont entrelacées, leurs états sont instantanément liés, même à de grandes distances. Si une particule est modifiée, l’autre réagit instantanément, ce qui rend toute tentative de piratage ou d’interception de l’information pratiquement impossible.

Un Serveur au Cœur du Réseau

Au centre du réseau se trouve un serveur connecté à trois utilisateurs, chacun d’entre eux disposant d’un processeur et d’une mémoire quantique. Les utilisateurs peuvent utiliser ces dispositifs pour encoder des informations dans des photons, ou unités de lumière, et les envoyer au serveur. Le serveur peut manipuler ces photons, par exemple en les entrelaçant, puis les renvoyer aux utilisateurs.

La Clé : Les Mémoires Quantiques

L’élément clé de ce réseau réside dans les mémoires quantiques de chaque utilisateur. Ces mémoires sont constituées d’atomes de rubidium extrêmement froids, contrôlés par des lasers. Les informations peuvent être encodées dans l’état quantique de ces atomes, ce qui garantit une résilience inégalée. Si un photon envoyé au serveur est perdu ou corrompu en cours de route, ces mémoires peuvent toujours conserver les informations que le photon était censé transporter.

Entrelacement à Distance

Au sein du réseau, l’équipe a réussi à entrelacer des photons provenant de deux nœuds distants, une première étape nécessaire pour que deux parties puissent partager des informations de manière sécurisée. Le réseau peut également maintenir l’entrelacement entre plusieurs paires d’utilisateurs simultanément, facilitant ainsi de multiples discussions quantiques sécurisées en même temps.

L’Internet Quantique de Demain

Mehdi Namazi, de la start-up de communication quantique basée à New York, Qunnect, affirme que cette réalisation constitue un véritable bond en avant vers l’Internet quantique de demain. Combinaison de dispositifs tels que des processeurs, des fibres optiques et des mémoires, ce réseau est une prouesse technique. Les propriétés des photons doivent être ajustées et réajustées en de nombreux points du réseau, mais cette réalisation représente un véritable “méga-experiment de mise en réseau”.

“S’agissant d’un jalon très intéressant sur la voie de l’Internet quantique”, déclare Siddarth Joshi de l’Université de Bristol, au Royaume-Uni. Il affirme que les mémoires quantiques sont le composant le plus important car elles n’ont pas encore été implémentées dans un réseau de cette envergure. Elles sont largement considérées comme un élément crucial pour rendre les réseaux de communication quantique suffisamment vastes pour relier différentes villes.

Cependant, Joshi souligne que le taux de partage d’informations à travers le réseau quantique de Hefei doit encore être amélioré pour que le réseau devienne réellement utile. Actuellement, il peut transmettre environ un bit par seconde, soit moins d’un millième de ce que pouvaient faire les modems dial-up il y a des décennies.

Le Futur Prometteur de la Communication Quantique

Tian Zhong de l’Université de Chicago estime que le principal défi pour étendre ces réseaux sur des distances encore plus longues et avec encore plus de nœuds réside dans l’amélioration des mémoires quantiques. Il affirme que l’amélioration de la durée de stockage des mémoires permettrait au réseau de transmettre plus d’informations plus rapidement. Le futur de la communication quantique s’annonce prometteur, et le réseau de Hefei marque un jalon majeur sur cette voie.

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