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Des scientifiques de Chicago tentent de créer l’embryon du premier Internet quantique. S’ils y parviennent, les chercheurs produiront un système de communication beaucoup plus sécurisé, doté de la puissance de l’informatique quantique.

Un internet quantique

Il y a quelques années, Edward Snowden, un contractant travaillant pour la US National Security Agency, a divulgué des documents montrant la manière dont les agences de renseignements espionnaient nos données. L’une des révélations les plus frappantes a été que des espions avaient exploité des câbles à fibres optiques pour surveiller la grande quantité d’informations qui les traversait.

Une start-up appelée Quantum Xchange a annoncé la conclusion d’un accord lui donnant accès à 805 kilomètres de câbles à fibres optiques longeant la côte est des États-Unis afin de créer ce qu’elle prétend être la première distribution de clé quantique du pays (QKD).

Cette semaine, l’Université de Chicago, le Laboratoire national Argonne et le Laboratoire national des accélérateurs Fermi ont annoncé la création d’une entreprise commune afin de créer un banc d’essai permettant de sécuriser la communication de données par téléportation quantique.

L’approche QKD utilisée par Quantum Xchange fonctionne en envoyant un message codé en bits classiques tandis que les clés pour le décoder sont envoyées sous forme de bits quantiques, ou qubits. Ce sont généralement des photons, qui se déplacent facilement le long de câbles à fibres optiques.

La beauté de cette approche réside dans le fait que toute tentative d’espionnage sur un qubit détruit immédiatement son état quantique, en effaçant les informations qu’il contient et en laissant un signe révélateur d’une intrusion.

Une première étape

La première étape du réseau, reliant la ville de New York au New Jersey, permettra aux banques et aux autres entreprises d’exporter des informations entre leurs bureaux situés à Manhattan, leurs centres de données et d’autres lieux extérieurs à la ville.

Cependant, l’envoi de clés quantiques sur de longues distances nécessite des «nœuds de confiance», similaires aux répéteurs qui amplifient les signaux d’un câble de données standard. Quantum Xchange explique qu’il en aura 13 le long de son réseau. Au niveau des nœuds, les clés seront déchiffrées en bits classiques, puis renvoyées à un état quantique pour une transmission ultérieure. En théorie, un pirate informatique pourrait les voler alors qu’ils sont brièvement vulnérables.

La téléportation quantique élimine ce risque en exploitant un phénomène appelé enchevêtrement. Cela implique la création d’une paire de qubits – encore une fois, généralement des photons – dans un seul état quantique. Un changement dans un photon influence immédiatement l’état du photon lié, même s’ils sont très éloignés les uns des autres.

En théorie, la transmission de données basée sur ce phénomène est inattaquable, car la falsification de l’un des qubits détruit leur état quantique.

Créer et maintenir un enchevêtrement quantique

La mise en pratique de ce système est un défi de taille et l’approche reste confinée aux laboratoires scientifiques. «Envoyer un photon dans un morceau de fibre n’est pas une grosse affaire», explique David Awschalom, professeur à l’Université de Chicago, «mais créer et maintenir un enchevêtrement est un véritable défi.» C’est particulièrement vrai sur les réseaux câblés longue distance.

Awschalom dirige l’initiative impliquant l’université et les laboratoires nationaux. L’objectif, explique-t-il, est de faire en sorte que le banc d’essai permette une approche «plug-and-play» qui permettra aux chercheurs d’évaluer diverses techniques pour emmêler et envoyer des qubits.

Un banc d’essai de 45 kilomètres

Le banc d’essai, qui sera construit avec plusieurs millions de dollars par le US Department of Energy et utilisera un câble de fibre optique de 45 kilomètres parcourant les laboratoires, sera exploité par des membres du Chicago Quantum Exchange, qui réunit 70 scientifiques et ingénieurs des trois institutions.

L’Europe et la Chine expérimentent également des réseaux de communication quantiques. Awschalom pense qu’il est bon d’avoir une saine concurrence sur le terrain. «D’autres pays ont poussé de l’avant pour construire des infrastructures quantiques», a-t-il déclaré. « Maintenant, nous allons faire la même chose. »

Source : MIT Technology Review