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En mettant en œuvre une nouvelle technique de stabilisation du signal, des chercheurs ont pu réaliser une communication quantique sécurisée sur une distance record de 605 kilomètres de fibre optique en utilisant le protocole de distribution des clés quantiques (QKD) à double champ. Cette nouvelle démonstration ouvre la voie à la transmission d’informations très sécurisées et cryptées par voie quantique sur de longues distances.

Des communications quantiques

« Cette recherche étend la portée des communications quantiques par fibre au-delà de 600 km pour la première fois, et nous pensons que les techniques que nous avons introduites ici peuvent être pertinentes pour d’autres applications monophotoniques sensibles à la phase », a déclaré Mirko Pittaluga de Toshiba Europe Limited et de l’Université de Leeds.

« Cela nous permettra de construire des réseaux de fibres optiques à l’échelle nationale et continentale reliant les grandes zones métropolitaines. Avec les liaisons par satellite, nous pouvons maintenant envisager des réseaux quantiques véritablement mondiaux », a poursuivi Andrew Shields, responsable de la division des technologies quantiques chez Toshiba Europe.

Le QKD permet à deux utilisateurs situés à des endroits différents d’établir une chaîne secrète commune de bits en échangeant des photons qui sont généralement transmis sur une fibre optique. La transmission sur de longues distances est l’un des plus grands défis de la mise en œuvre pratique de la communication quantique, car il existe une limite fondamentale à la distance que les photons peuvent parcourir avant que le signal ne se dégrade en raison de la diffusion ou de l’absorption.

Si les répéteurs optiques résolvent ce problème pour la transmission traditionnelle de données par fibre optique, il s’est avéré difficile de créer un répéteur fiable pour les informations codées quantiques.

Le protocole QKD à double champ

Le protocole QKD à double champ récemment mis au point a le potentiel de surmonter la limitation de distance, mais de nouvelles méthodes sont nécessaires pour l’utiliser avec des fibres de plus de 500 kilomètres de long. Dans leurs nouveaux travaux, les chercheurs ont mis au point un dispositif expérimental et une technique de stabilisation de phase pour le QKD à double champ.

L’approche de stabilisation, qui repose sur le multiplexage par répartition en longueur d’onde, utilise deux signaux de référence optiques à des longueurs d’onde différentes pour minimiser les fluctuations de phase sur de longues distances.

L’équipe de recherche a démontré que cette nouvelle approche pouvait atteindre des performances similaires à celles d’un répéteur tout en tolérant des pertes optiques au-delà de la limite traditionnelle de 100 dB sur un canal quantique de 605 kilomètres de long.

Ils ont également été en mesure de tester différentes variantes du protocole TF-QKD. Cette nouvelle approche de stabilisation pourrait également être appliquée à d’autres protocoles de communication quantique et à des applications telles que l’amélioration des télescopes interférométriques.

Un futur essai sur le terrain

Ces résultats ont été obtenus dans un environnement de laboratoire, mais des preuves expérimentales récemment obtenues confirment l’applicabilité de cette technique de stabilisation sur des fibres déployées sur le terrain. L’équipe travaille maintenant à la réalisation d’un essai sur le terrain.

Cette recherche sera présentée à la conférence : www.frontiersinoptics.com.

Source : OSA
Crédit photo : Pixabay