Des physiciens des universités de Toronto, d'Osaka et de Toyama ont présenté le concept d'un répéteur quantique qui n'utilise pas de cellules de mémoire quantique et
est capable de fonctionner à température ambiante. à l'avenir, il permettra la mise en place de réseaux quantiques à grande échelle.
Nous vous disons ce qu'est l'innovation.
/ PxHere / PDQuelle est la différence entre le nouveau répéteur quantique
Les informations dans les réseaux quantiques sont codées en photons. Cependant, les envoyer sur de longues distances sur fibre est assez difficile. Plus de 90% des particules sont
perdues dans un cùble dont la longueur dépasse 50 km. Pour augmenter la distance de transmission effective, les scientifiques et les ingénieurs travaillent sur des répéteurs quantiques. Ils aident à prévenir la perte de photons grùce au cùble à fibre optique. Cependant, les appareils existants utilisent des cellules de mémoire quantique, telles que des piÚges à ions, qui ne sont stables qu'avec un fort refroidissement.
De telles décisions
décodent d'abord les informations transmises, puis les recodent pour les transmettre plus loin dans la chaßne. Cette approche crée une vulnérabilité potentielle pour les attaquants qui pourraient intercepter des informations sur un site compromis.
Une équipe de physiciens et d'ingénieurs dirigée par le professeur Hoi-Kwong Lo a réussi à résoudre ce problÚme. Ils ont démontré la possibilité de réaliser un répéteur de photons ne nécessitant pas de transformations «intermédiaires». Notez que les chercheurs ont
proposé le concept d'appareil en 2015, et au début de 2019, ils ont pu le prouver expérimentalement.
Dans ce cas, la mémoire quantique
est remplacée par un état de graphe photonique. Deux ordinateurs situés aux extrémités opposées d'une connexion à fibre optique
gĂ©nĂšrent un enchevĂȘtrement quantique entre leurs photons. AprĂšs, ils envoient immĂ©diatement beaucoup de photons au rĂ©pĂ©teur. Dans le rĂ©pĂ©teur, ces particules sont reprĂ©sentĂ©es sous forme de graphique dans lequel
chaque qubit est un sommet. Ensuite, une
mesure de l'état de Bell est effectuée sur les photons. Le résultat de la mesure
est la conception des particules dans un état intriqué.
Avantages et défis
Les répéteurs optiques sont capables de fournir une transmission de photons sur des distances beaucoup plus grandes - l'émetteur et le récepteur
peuvent ĂȘtre Ă 800 kilomĂštres l'un de l'autre. Dans ce cas, les rĂ©pĂ©teurs restent opĂ©rationnels Ă tempĂ©rature ambiante.
Pour obtenir de tels résultats dans le réseau, il est nécessaire d'utiliser des détecteurs optiques trÚs sensibles, dont l'
efficacité quantique dépassera 60%. Parmi les appareils existants, peu sont capables de produire de tels indicateurs, tandis que ceux qui sont capables sont
chers .
Malgré l'inconvénient, les développeurs s'attendent à ce que les nouveaux répéteurs optiques deviennent le lien qui permettra enfin l'unification des ordinateurs quantiques individuels et la création d'un Internet quantique sécurisé. Selon les principes de la mécanique quantique, lors de la mesure des caractéristiques d'un photon, il change son état. Si quelqu'un essaie d'écouter un réseau quantique, cette tentative sera immédiatement remarquée et le photon «s'effondrera».
Notez qu'avec l'avÚnement de l'Internet quantique, les scientifiques du monde devront résoudre un certain nombre d'autres problÚmes. Selon une
étude récente du personnel de l'Université George Washington, les pirates informatiques peuvent perturber la transmission d'informations dans les réseaux quantiques en «mélangeant» le trafic tiers dans le systÚme de photons intriqués. Il n'y a pas encore de protection contre ce type d'attaque, mais les ingénieurs prévoient de travailler dans ce sens.
/ Flickr / Nick Harris / CC BY-NDQue fait-on d'autre pour mettre en Ćuvre l'internet quantique
Un certain nombre de chercheurs travaillent sur des répéteurs avec des piÚges à ions. De nouveaux matériaux sont en cours de développement pour eux, par exemple les
diamants artificiels, qui sont utilisés pour le stockage et le transfert des qubits. Le diamant synthétique peut servir de réserve quantique en raison d'un défaut du réseau de carbone. Dans ce document, deux atomes de carbone sont remplacés par un atome arbitraire et un «espace vide».
Des travaux sont Ă©galement en cours sur les algorithmes de correction d'erreurs. Ils codent les Ă©tats quantiques des photons de telle maniĂšre que lorsqu'une ou plusieurs particules sont perdues lors de la transmission du signal, les informations qu'elles contiennent peuvent ĂȘtre restaurĂ©es. Il est proposĂ© d'utiliser plusieurs mĂ©thodes de correction d'erreurs, par exemple
l'algorithme de Shore , le
codage Stein , le principe de
la parité quantique, etc.
Toutes les technologies présentées sont encore aux premiers stades de développement. Par conséquent, il est trop tÎt pour dire que certains d'entre eux seront certainement utilisés sur Internet quantique. Cependant, des réseaux de test commencent déjà à apparaßtre: au cours des cinq prochaines années, des stations de répéteurs quantiques
devraient ĂȘtre construites au Royaume-Uni. D'autres pays devraient reprendre l'initiative.
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