Un réseau informatique quantique à l’échelle planétaire serait bientôt possible Selon les résultats d’une recherche

Le jeudi dernier, IOPScience a publié des informations par rapport à une étude de scientifiques italiens sur les communications quantiques par satellite. L’expérience consistait à acheminer des photons par impulsion infrarouge entre un satellite russe en orbite (le GLONASS) et le centre de géodésie spatiale au sol géré par l’Agence spatiale italienne sur une distance oblique de 20 000 kilomètres ; une expérience réussie à en croire le site. Rappelons que Microsoft avait annoncé fin 2017 qu’il était en train de travailler sur un nouveau langage de programmation dédié aux ordinateurs quantiques. Satya Nadella, le PDG de Microsoft, estimait que ces machines de l’avenir pourraient permettre de réaliser des avancées technologiques majeures dans des secteurs d’activité liés à l’énergie ou la santé, par exemple.

En novembre 2017, l’entreprise technologique américaine, Google, et le géant de l’industrie automobile allemande, Volkswagen, ont établi un partenariat qui pourrait bien révolutionner le monde des transports. En effet, Volkswagen et Google, lors de la conférence technologique “Web Summit 2017” qui se tenait à Lisbonne, au Portugal, ont annoncé qu’ils travaillaient ensemble sur un projet commun qui, à terme, devrait permettre d’exploiter le potentiel de l’informatique quantique pour résoudre certains problèmes fondamentaux dans plusieurs domaines.

Dans la même foulée, Trump vient de signer un projet de loi pour dynamiser la recherche en informatique quantique. Des chercheurs aux États-Unis et dans les pays alliés ont beaucoup progressé en informatique quantique au cours des deux dernières décennies. Par exemple, D-Wave Systems du Canada a récemment annoncé que son ordinateur quantique de 2048 qubits pourrait être utilisé pour simuler des phénomènes exotiques associés à la supraconductivité. D-Wave, qui compte parmi ses investisseurs le milliardaire amazonien Jeff Bezos, collabore depuis des années avec Google, la NASA, Lockheed Martin et d’autres clients aux frontières de l’informatique quantique.

L’informatique quantique est le sous-domaine de l’informatique qui traite des calculateurs quantiques utilisant des phénomènes de la mécanique quantique, par opposition à ceux de l’électricité exclusivement, pour l’informatique dite classique. Les phénomènes quantiques utilisés sont l’intrication quantique et la superposition. Les opérations ne sont plus basées sur la manipulation de bits dans un état 1 ou 0, mais de qubits en même temps dans un état de 1 et 0. Les chercheurs italiens estiment que pour pouvoir mettre en place un réseau quantique à l’échelle mondiale, les communications quantiques (CQ) par satellite constituent une ressource précieuse. ScienceAlert qui parle également de cette expérience a indiqué que le passage de ces photons dans un tel espace sans interférence aucune et sans perte de données n’a pas été une tâche facile. Selon lui, ce type de réseau pourrait bien naître dans les années à venir.

Les communications quantiques vont permettre d’assurer une bonne sécurité des données, car les communications vont se faire sur la base de protocoles quantiques tels que l’échange ou la distribution de clé quantique (QKD). L’échange de clé quantique (ou distribution de clé quantique, ou négociation de clé quantique), souvent abrégé QKD (Quantum Key Distribution) est un protocole cryptographique visant à établir un secret partagé entre deux participants qui communiquent sur un canal non sécurisé. Ce secret sert généralement à générer une clé cryptographique commune (c’est pourquoi il s’agit d’échange de clé, au singulier), permettant ensuite aux participants de chiffrer leurs communications au moyen d’un algorithme de chiffrement asymétrique.

L’échange de clé quantique se caractérise en ce qu’il fonde sa sécurité non pas sur la difficulté calculatoire supposée de certains problèmes, comme c’est le cas pour les protocoles cryptographiques utilisés aujourd’hui, mais sur l’impossibilité supposée de violer les principes de la physique quantique. Il s’agit d’un cas particulier de cryptographie quantique. Parmi les propriétés fondamentales sur lesquelles s’appuie l’échange de clé quantique, il y a notamment le théorème de non clonage, qui garantit qu’il est impossible pour un pirate de créer une réplique exacte d’une particule dans un état inconnu. Ainsi il est possible sous certaines conditions de détecter une tentative d’interception des communications. A ce propos, Giuseppe Vallone, de l’Université de Padoue en Italie, a déclaré que « les communications quantiques dans l’espace (CQ) représentent un moyen prometteur de garantir une sécurité inconditionnelle pour les liaisons optiques satellite-sol et inter-satellites, en utilisant des protocoles d’informations quantiques comme distribution de clé quantique (QKD) ».

ScienceAlert rappelle que la clé de la réussite des échanges de données a été l’utilisation de catadioptres passifs montés sur les satellites pour conserver intacts les signaux lumineux longue distance, ce qui a dépassé de 15 000 kilomètres la distance record enregistrée auparavant pour ce type de communication quantique. Cette expérience a permis à ces scientifique de se rendre compte qu’on peut désormais établir des communications quantiques entre le sol et les satellites. « Les technologies satellitaires permettent une large gamme d’applications civiles, scientifiques et militaires telles que les communications, la navigation et la synchronisation, la télédétection, la météorologie, la reconnaissance, la recherche et le sauvetage, l’exploration spatiale et l’astronomie. Le cœur de ces systèmes consiste à transmettre en toute sécurité des informations et des données de satellites en orbite à des stations au sol sur Terre. La protection de ces canaux contre un pirate malveillant est donc cruciale pour les opérations militaires et civiles », a ajouté Giuseppe Vallone.

Les chercheurs ont rajouté qu’ils commencent à peine à utiliser des communications quantiques et n’ont aucune idée des possibilités qu’elle aura à offrir. Aussi, ils estiment ne pas être en mesure de dire à quoi peut ressembler l’internet quantique ou encore à quoi il pourrait bien servir.

Sources : ScienceAlert, IOPScience