Dans le
dernier article, nous avons parlé des perspectives des réseaux quantiques et des défis auxquels leurs développeurs sont confrontés. Aujourd'hui, nous allons vous dire sur quels projets les chercheurs nationaux et étrangers travaillent. Si ce sujet vous intéresse, nous vous invitons à chat.
/ Flickr / Groman123 / CC BY-SAOù et pourquoi les réseaux quantiques sont-ils nécessaires
L'échange de données dans les réseaux quantiques se fait à l'aide de photons polarisés appelés qubits. Ces réseaux ne peuvent pas être «exploités», car les qubits sont très fragiles et changent de valeur lorsqu'ils sont lus. Par conséquent, les parties qui échangent des données sur des canaux sécurisés peuvent immédiatement identifier une attaque MITM. Dans ce cas, le phénomène d'enchevêtrement quantique permet de s'informer sur l'évolution des propriétés des particules quantiques à distance. Cette fonction peut être utilisée pour générer simultanément des nombres aléatoires en deux points.
Pour ces raisons, les réseaux quantiques ont trouvé une application dans les systèmes de distribution et de génération de clés cryptographiques.
Développements à l'étranger
Le développement de systèmes de distribution de clés cryptographiques quantiques est géré par de nombreux pays européens, ainsi qu'aux États-Unis, en Chine et dans d'autres pays.
Le premier projet de travail du réseau quantique a été élaboré par le DARPA (US Department of Defence Office) en 2001. Il a été créé par les mêmes organisations qui étaient auparavant impliquées dans la mise en œuvre d'ARPNET. Maintenant, le réseau quantique est déployé dans le Massachusetts, où il relie plusieurs organisations scientifiques et militaires.
Quelque temps plus tard, les premières solutions commerciales sont apparues dans le domaine de la cryptographie quantique. En 2002, le système Navajo de
MagiQ Technologies a fait ses débuts , que la NASA utilise. Le système utilise le
protocole de distribution de clé quantique
BB84 . Ce protocole suppose que les nœuds communicants ont deux connexions: la fibre optique (quantique), à travers laquelle les clés de chiffrement sont échangées, et une connexion Internet classique pour le transfert de données. Cette approche est utilisée aujourd'hui.
Au tout début des années 2000, des chercheurs européens ont également travaillé sur les technologies de cryptographie quantique. Un exemple serait le projet
SECOQC , créé pour maintenir la sécurité de l'État des pays de l'UE. En 2004, l'UE a investi 11 millions d'euros dans le projet et en 2008, le réseau a été lancé à Vienne.
À cette époque, le principal problème rencontré par les chercheurs était la difficulté de transmettre des qubits intriqués sur de longues distances. En particulier, la longueur du réseau quantique MagiQ était limitée à 30 kilomètres.
L'influence de l'environnement extérieur détruit les quanta (l'effet est appelé décohérence ). Cet effet est également à l'origine de la difficulté de rétention à long terme de l'état "intriqué" des particules quantiques.
Aujourd'hui, des développements sont activement menés pour résoudre cette difficulté. En particulier, le personnel de l'Institut Delft aux Pays
- Bas
travaille sur des répéteurs qui devraient aider à développer les réseaux. Pour effectuer des tests, ils ont posé un réseau quantique de dix kilomètres entre la ville de Delft et La Haye. Plus tard - d'ici 2020 - il devrait relier quatre villes européennes.
En outre, certains pays travaillent à la mise en œuvre de systèmes de distribution de clés cryptographiques quantiques par
satellite . Par exemple, l'année dernière, les ingénieurs chinois ont effectué la première
téléportation quantique de l'histoire
lors de la transmission de données depuis l'espace .
Des photons ont été diffusés au sol à l'aide de lasers. Pour réduire l'effet de la décohérence sur les particules quantiques transmises, le satellite a été lancé sur une orbite de 500 kilomètres. Ainsi, les particules légères surmontent une partie importante du chemin dans le vide. Dans le même temps, l'influence de l'atmosphère a été réduite en raison du placement de la station de réception à une altitude de quatre kilomètres au-dessus du niveau de la mer au Tibet. Plus tôt cette année, des employés de l'Académie des sciences de Pékin ont utilisé le satellite pour mener des
téléconférences quantiques.
/ Flickr / Jeremy Atkinson / CC BYComment ça va en Russie
Des expériences avec des réseaux quantiques et la distribution de clés quantiques sont également en cours en Russie. On pense que le premier réseau quantique dans notre pays (ou plutôt, la ligne) a été posé par des chercheurs de l'Université ITMO entre les deux bâtiments de l'université.
Quelques années plus tard, ces mêmes spécialistes, en collaboration avec des collègues du Kazan Quantum Center, ont lancé le premier
réseau quantique multi-nœuds en Fédération de Russie. Il y avait quatre nœuds au total, ils étaient situés à une distance de 40 km les uns des autres. Les chercheurs travaillent actuellement à la mise en place d'un réseau de Kazan à Naberezhnye Chelny et négocient avec
des institutions financières intéressées à adapter la technologie pour mettre en œuvre des communications cryptées.
Autre exemple de développement - en 2016, des physiciens du Russian Quantum Center (RCC) ont posé le premier réseau quantique de la ville. Des câbles à fibres optiques s'étiraient entre deux succursales bancaires à Moscou, situées à 30 kilomètres l'une de l'autre. Aujourd'hui, des experts du RCC travaillent sur une ligne de communication quantique de 250 kilomètres. Il se déroulera entre le bureau du RCC, le parc technologique de Skolkovo et le centre de données Sberbank. Le réseau sera divisé en dix sections d'une longueur de 80 kilomètres. Dans certaines sections du réseau, il est prévu de transmettre des données à l'aide de lasers infrarouges.
On peut s'attendre à ce que des projets désormais parrainés par des institutions financières, scientifiques et gouvernementales permettront à terme l'organisation de réseaux quantiques plus importants.
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