Alice envoie des informations quantiques à Charlie

Des chercheurs soutenus par les projets QIA et QNETWORK, financés par l’UE, ont démontré comment des informations quantiques peuvent être téléportées entre deux nœuds qui n’ont aucun lien direct entre eux. Publiés dans la revue «Nature», leurs travaux nous rapprochent un peu plus encore de l’internet quantique et ses communications plus rapides et plus sûres.

Tout comme dans nos réseaux informatiques actuels, les ordinateurs quantiques devront être reliés entre eux pour transférer des bits ou qubits quantiques d’informations entre eux. Cet envoi d’informations d’un endroit, ou nœud, à un autre peut toutefois être problématique: Si l’on utilise des fibres optiques ordinaires, la perte de photons dans la fibre entraîne une perte d’informations. Ce problème peut être résolu grâce à un phénomène appelé «intrication quantique», qui permet de connecter deux nœuds séparés par une grande distance et de téléporter ainsi des informations entre les nœuds.

Pour pouvoir téléporter des qubits d’un nœud à l’autre, il faut modifier le qubit de l’expéditeur en pratiquant sur lui une «mesure de l’état de Bell (BSM)». Ainsi, l’état quantique du qubit disparaît du nœud de l’émetteur et réapparaît au nœud du récepteur sous une forme chiffrée. Enfin, le résultat du BSM est envoyé au récepteur via un autre canal (par exemple, une fibre optique), expliquant quelle opération doit être effectuée pour que l’état quantique, et donc les informations téléportées, puisse être déchiffrées.Cela avait déjà été réalisé avec deux nœuds adjacents nommés Alice et Bob. Dans ce cas, les chercheurs ont pu démontrer la téléportation de qubits entre Alice et un troisième nœud, Charlie, en créant une intrication entre eux par l’intermédiaire de Bob.

Pour l’expérience de téléportation, l’équipe de recherche a utilisé le réseau quantique à trois nœuds qu’elle avait créé en 2021 à l’institut de recherche néerlandais QuTech (fondé par QIA, l’université de technologie de Delft (TU Delft), qui a assuré la coordination du projet QNETWORK et l’organisme de recherche indépendant TNO). Cependant, pour parvenir à une téléportation de haute fidélité, ils ont d’abord effectué plusieurs mises à niveau. Ils ont résolu le problème des faux signaux d’annonce causés par un second photon indésirable, ont traité la question de la diffusion spectrale et ont amélioré la protection des qubits de mémoire et la procédure de lecture des qubits.

Ces améliorations ont permis de téléporter des qubits entre les nœuds non voisins d’Alice et de Charlie. L’équipe a d’abord enchevêtré le qubit d’Alice avec celui de Charlie via celui de Bob. Le BSM a ensuite été appliqué au qubit de Charlie, ce qui a entraîné la téléportation de son état quantique vers Alice. L’équipe de recherche a ensuite envoyé le résultat du BSM à Alice et a récupéré les informations chiffrées avec une fidélité d’environ 71 %.

D’après un article publié sur «Physics World», la prochaine étape envisagée par l’auteur principal de l’étude, le professeur Ronald Hanson de l’université technique de Delft, consiste à augmenter le nombre de qubits de mémoire et à tester la technologie dans un réseau réel. «Nous coopérons également avec des informaticiens pour développer la pile de contrôle du réseau quantique, une pile similaire de couches de contrôle qui fait fonctionner l’Internet que nous utilisons tous aujourd’hui, explique le professeur Hanson, qui est également l’un des fondateurs de QuTech.

Réalisés avec le soutien de la QIA (Quantum Internet Alliance) et de QNETWORK (Quantum networks wired by multi-spin entanglement), ces travaux représentent un élément majeur pour la construction des futurs réseaux quantiques. Il ouvre également la voie à la recherche de protocoles et d’applications multi-nœuds basés sur la téléportation.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site web du projet QIA

projet QNETWORK