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Un réseau de communication quantique à l’échelle de la ville de Hefei, en Chine, qui fonctionne depuis près de trois ans, est la plus grande démonstration à ce jour du fonctionnement d’un futur Internet quantique.

Un réseau quantique dans la ville de Hefei

Ce réseau, créé par des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC), utilise du matériel commercial en fibre optique pour connecter 40 ordinateurs situés dans des bâtiments gouvernementaux, des banques et des universités, regroupés en trois sous-réseaux, chacun séparé par environ 15 kilomètres.

Dans un réseau informatique traditionnel, les données sont envoyées par petits paquets qui peuvent être interceptés par n’importe qui et, avec suffisamment de temps et de puissance de calcul, même les messages cryptés peuvent être déchiffrés.

En revanche, la distribution de clés quantiques offre la promesse de communications cryptées totalement sécurisées en envoyant des photons dans des états quantiques particuliers. Toute tentative d’observer ou de copier un état quantique l’altérera, grâce aux propriétés étranges de la physique quantique, rendant impossible l’écoute d’une connexion quantique sans déclencher l’alarme.

La façon la plus robuste de construire un réseau quantique est d’avoir un lien entre chaque utilisateur, mais cela devient prohibitif pour tous les réseaux, sauf les plus petits – imaginez une version d’internet dans laquelle vous auriez besoin d’une connexion directe avec chaque autre ordinateur. Pour contourner ce problème, l’équipe de l’USTC utilise des sous-réseaux plus petits et des commutateurs qui peuvent créer des routes entre les différents utilisateurs selon les besoins, comme un opérateur téléphonique qui raccorde des fils.

Il est constitué de relais

Ce réseau comprend également trois dispositifs appelés relais de confiance, qui sont utilisés pour simplifier l’architecture du réseau. Ces relais ont un inconvénient, car ils pourraient en théorie être utilisés pour intercepter les données transmises entre deux utilisateurs.

Un autre inconvénient est que ce réseau ne transmet que 49,5 kilo-octets par seconde – ce qui est très lent – et que l’établissement d’une liaison quantique sécurisée peut prendre jusqu’à cinq minutes en raison de l’étalonnage précis nécessaire pour détecter chacun des photons.

Les chercheurs indiquent dans leur article que ce réseau fonctionne depuis 31 mois et qu’il peut être connecté à d’autres installations similaires via des liaisons quantiques longue distance et des relais satellites, ouvrant ainsi la voie à un réseau quantique mondial. Contactée par New Scientist, l’équipe n’était pas disponible pour une interview sur ses travaux.

Un réseau quantique de première génération

Siddarth Joshi, de l’université de Bristol, au Royaume-Uni, estime que cette expérience peut être considérée comme une démonstration à grande échelle d’un réseau quantique de première génération. Dans un réseau de deuxième génération – également appelé « internet quantique » – les utilisateurs seraient en mesure de partager directement des photons intriqués et ne pas avoir recours à des relais de confiance.

« Pensez au passage du télégraphe au téléphone, puis à l’internet », explique-t-il. « En matière de communication quantique, nous avons fait le télégraphe, point à point. Aujourd’hui, nous disposons d’un système téléphonique dans lequel un opérateur est assis devant un boîtier de commutation et branche des connexions. Nous voulons passer à quelque chose de beaucoup plus transparent à l’avenir. »

Ce serait plutôt un grand réseau métropolitain

Richard Penty, de l’université de Cambridge, affirme que l’approche emprunte l’architecture des communications classiques et qu’il s’agit du plus grand réseau métropolitain jamais démontré – même s’il n’est pas encore assez rapide pour être utilisé pour les communications quotidiennes.

« Cela montre comment les gens commencent à déployer des choses qui se rapprochent des applications du monde réel », déclare Penty. « Je n’appellerais pas encore cela une application du monde réel, mais cela va dans ce sens. »

Cette recherche a été publiée dans npj Quantum Information.

Source : New Scientist
Crédit photo : StockPhotoSecrets