La course à l'internet quantique a franchi une étape décisive

À mesure que la course à l'ordinateur quantique s'accélère, l'intérêt pour les réseaux quantiques prend également de l'ampleur. Théoriquement, ce mode de transmission promet une sécurisation absolue des données qui sont rendues inviolables, l'information dans les bits quantiques étant détruite lorsqu'on essaye de l'intercepter.

Pour ce faire, les données sont habituellement codées dans des photons, et envoyées via une fibre optique. Mais l'information n'étant encodée que sur un seul photon, il y a un grand risque qu'elle se perde en chemin, surtout sur une longue distance.

Pour parvenir à un véritable internet quantique, il faut donc pouvoir stocker temporairement le signal sans le lire (ce qui détruirait la cohérence de la particule).

L'astuce consiste à « protéger » les électrons dans des cristaux artificiels contenant des milliers d'atomes, nommés boîtes quantiques. Le problème, c'est que ces boîtes quantiques contiennent des milliers de noyaux atomiques, et que chaque noyau tourne dans une direction (« spin ») différente, ce qui génère un « bruit » rendant presque impossible l'identification de la particule transportant les données.

De plus, lorsqu'on essaye d'intercepter les noyaux comme on le fait avec des bits, ils ont tendance à « retourner » leur spin au hasard, donc à générer encore plus de bruit.

Eurêka !

Une équipe de scientifiques de Cambridge a pourtant réussi à retrouver une particule codée avec des informations quantiques (appelée bit quantique), en rétablissant un certain « ordre » dans le nuage automatique à l'aide de faisceaux lasers.

En refroidissant les noyaux à des températures ultra-basses (moins de 1 millikelvin), le laser crée une sorte «d'onde de spin» collective qui va orienter tous les noyaux atomiques du nuage dans la même direction.

« Si nous imaginons la boîte quantique comme un troupeau de 100.000 moutons se déplaçant au hasard, il est difficile de voir un mouton qui change soudainement de direction. Mais si tout le troupeau se déplace sous la forme d'une vague bien définie, alors un seul mouton changeant de direction devient très visible », illustre Mete Atatüre du laboratoire Cavendish de Cambridge, qui a dirigé la recherche.

« Nous avons ainsi pu détecter l'existence d'un “bit quantique inversé” à une précision de 1,9 partie par million: assez pour voir un seul bit basculer dans le nuage de 100.000 noyaux », se félicite-t-il.

De nombreuses équipes de recherche travaillent à l'élaboration de l'internet quantique. En 2017, des scientifiques chinois sont parvenus à réaliser une « téléportation quantique » depuis l'espace, à l'aide de satellites et de rayons lasers.

Les États-Unis ont de leur côté dévoilé un grand plan stratégique pour le développement d'un internet quantique national à l'horizon 2030. L'Europe n'est pas en reste avec la Quantum Internet Alliance, une alliance de huit pays qui vise à mettre en place un réseau quantique au niveau européen.