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Lorsque les ordinateurs quantiques deviendront plus puissants et plus répandus, ils auront besoin d’un internet quantique robuste pour communiquer. Les ingénieurs de l’université de Purdue se sont penchés sur un problème qui empêche le développement de réseaux quantiques suffisamment grands pour prendre en charge de manière fiable plusieurs utilisateurs.

Un commutateur sélectif

Cette méthode, pourrait aider à jeter les bases pour le moment où un grand nombre d’ordinateurs quantiques, de capteurs quantiques et d’autres technologies quantiques seront prêts à être mis en ligne et à communiquer entre eux.
L’équipe a déployé un commutateur programmable pour ajuster la quantité de données transmises à chaque utilisateur, en sélectionnant et en redirigeant les longueurs d’onde de la lumière acheminant les différents canaux de données, ce qui permet d’augmenter le nombre d’utilisateurs sans ajouter à la perte de photons à mesure que le réseau s’agrandit. Si des photons sont perdus, des informations quantiques sont perdues – un problème qui a tendance à se produire plus les photons doivent parcourir de longues distances sur les réseaux de fibres optiques.
« Nous montrons un moyen de faire du routage de longueur d’onde avec un seul équipement – un commutateur sélectif de longueur d’onde – pour, en principe, construire un réseau de 12 à 20 utilisateurs, peut-être même plus », a déclaré Andrew Weiner, professeur distingué de génie électrique et informatique. « Les approches précédentes ont nécessité l’échange physique de douzaines de filtres optiques fixes réglés sur des longueurs d’onde individuelles, ce qui rendait la capacité d’ajuster les connexions entre les utilisateurs non viables en pratique, et la perte de photons plus probable ».
Au lieu de devoir ajouter ces filtres chaque fois qu’un nouvel utilisateur rejoint le réseau, les ingénieurs pouvaient simplement programmer le commutateur sélectif de longueur d’onde pour diriger les longueurs d’onde de transport de données vers chaque nouvel utilisateur – réduisant ainsi les coûts d’exploitation et de maintenance tout en rendant l’internet quantique plus efficace.

Il peut ajuster la largeur de bande en fonction des besoins

Ce commutateur sélectif de longueur d’onde peut également être programmé pour ajuster la largeur de bande en fonction des besoins de l’utilisateur, ce qui n’était pas possible avec des filtres optiques fixes. Certains utilisateurs peuvent utiliser des applications qui nécessitent plus de bande passante que d’autres, de la même manière que regarder des émissions par le biais d’un service de diffusion en continu sur le web utilise plus de bande passante que l’envoi d’un courrier électronique.
Pour l’internet quantique, établir des connexions entre les utilisateurs et ajuster la largeur de bande signifie répartir l’intrication, la capacité des photons à maintenir une relation quantique fixe entre eux, quelle que soit la distance qui les sépare pour connecter les utilisateurs dans un réseau. L’intrication joue un rôle-clé dans l’informatique quantique et le traitement de l’information quantique.
« Quand les gens parlent d’internet quantique, c’est cette idée de générer un enchevêtrement à distance entre deux stations différentes, comme entre des ordinateurs quantiques », a déclaré Navin Lingaraju, un étudiant en doctorat en génie électrique et informatique. « Notre méthode modifie la vitesse à laquelle les photons enchevêtrés sont partagés entre les différents utilisateurs. Ces photons emmêlés pourraient être utilisés comme une ressource pour emmêler les ordinateurs quantiques ou les capteurs quantiques des deux stations différentes ».
Les chercheurs de Purdue ont réalisé cette étude en collaboration avec Joseph Lukens, un chercheur du Oak Ridge National Laboratory. Le commutateur sélectif de longueur d’onde que l’équipe a déployée est basé sur une technologie similaire utilisée pour ajuster la largeur de bande pour la communication classique d’aujourd’hui.
Le commutateur est également capable d’utiliser une « grille flexible », comme celle qu’utilisent maintenant les communications classiques par ondes lumineuses, pour répartir la largeur de bande entre les utilisateurs sur une variété de longueurs d’onde et d’emplacements, plutôt que de se limiter à une série de longueurs d’onde fixes, chacune d’entre elles ayant une largeur de bande ou une capacité de transport d’informations fixes à des emplacements fixes.

Les chercheurs travaillent sur des réseaux plus grands

« Pour la première fois, nous essayons de prendre une sorte d’inspiration de ces concepts de communication classiques en utilisant des équipements comparables pour mettre en évidence les avantages potentiels qu’ils présentent pour les réseaux quantiques », a déclaré M. Weiner. L’équipe travaille à la construction de réseaux plus grands en utilisant ce commutateur sélectif de longueur d’onde.
Cette recherche a été publiée dans Optica.
Source : Purdue University
Crédit photo : Pixabay