Un internet quantique plus rapide et plus sûr serait possible
Des chercheurs développent le répéteur quantique tout-photonique

Le , par Dan Calz

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En 2015, le Pr Hanson de l’Université de Delft Technologie des Pays-Bas et son équipe émettent pour la première fois des particules reliées entre elles par le principe de l’intrication quantique sur une distance de 1,3 kilomètre et permettent d’envisager qu’une communication quantique est possible !

Le 28 janvier 2019 à l’Université de Toronto, le Professeur Hoi-Kwong Lo et ses collaborateurs, réalisent une expérience de démonstration des principes de téléportation quantique sur une distance encore plus grande et sans altération du signal cette fois-ci, en intégrant un volet important : « les répéteurs quantiques tout-photonique ». Ils marquent ainsi une étape essentielle dans la communication quantique sur de longues distances et créent ainsi le premier réseau de communication quantique.


Image de téléportation quantique

Le professeur Lo et son équipe sont les premiers chercheurs au monde qui jettent les bases d’un futur réseau global quantique en réalisant le défi de la transmission de l’information quantique sur de grandes distances.

Physiquement, l’utilisation du câble à fibres optiques de nos réseaux de communications modernes pose une contrainte majeure : les signaux lumineux perdent de la puissance lorsqu’ils parcourent de longues distances. Ceci oblige les chercheurs à utiliser des répéteurs qui poussent et amplifient les signaux afin de transmettre l’information le long d’une ligne. Mais l'information quantique ainsi obtenue est altérée donc différente, de plus les répéteurs de première génération existants pour l’information quantique sont problématiques, car très chers parce qu’ils opèrent souvent à des températures cryogéniques et sont de surcroit sujets à trop d’erreurs.

Lo et son équipe proposent une approche différente. Ils travaillent sur le développement d'un répéteur novateur, le fameux répéteur quantique tout-photonique. Ce répéteur quantique de nouvelle génération éliminerait les lacunes des répéteurs quantiques standards. « Nous avons développé des répéteurs tout-photonique permettant l’inversion de la mesure du temps de Bell », dit le Pr Lo. « Parce que ces répéteurs sont tout-optique, ils offrent des avantages certains en termes de mémoire que les répéteurs standards n’offrent pas, de plus ils peuvent fonctionner à température ambiante. » Avec d'autres collaborateurs à l’Université d’Osaka, à l’Université de Toyama et à la NTT Corporation au Japon, le Pr Lo et son équipe ont démontré la grande importance et l'innovation majeure qu'est le répéteur quantique tout-photonique, fruit de leur travail, dans un article récemment publié dans Nature Communications.

Un réseau quantique offrirait des applications qui sont impossibles à mettre en œuvre avec l’Internet classique, telles qu’une sécurité impénétrable et la téléportation quantique. « Un réseau tout optique est une forme prometteuse de l’infrastructure de communication rapide et économe en énergie, nécessaire au futur réseau global que sera l’Internet quantique. Notre travail aide à ouvrir la voie vers cet avenir » dit le Pr Lo.

Un réseau global quantique qui est le « Saint Graal » de tout système de traitement quantique permettrait de nombreuses nouvelles applications y compris le big data et la sécurité des communications. Internet, aujourd'hui n’est pas spécialement conçu pour la sécurité et tout le démontre : lenteur, piratage, intrusion par effraction et espionnage des ordinateurs sont devenus des défis communs. Les pirates sont constamment à l’affut de la moindre faille de sécurité dans les couches sophistiquées de défense érigées par les individus, les entreprises et les gouvernements.

Un réseau global quantique serait la solution dans ce contexte. Les chercheurs proposent des modes de transmission de données qui sauraient tirer parti des fonctionnalités clés de la physique quantique pour fournir un chiffrement pratiquement incassable. Une des technologies les plus prometteuses est celle dite de la distribution des clés quantiques (QKD) qui exploite le fait que la simple télédétection ou mesure de l’état d’un système quantique perturbe ce système. Pour cette raison, n’importe quelle tierce intrusion serait systématiquement et clairement détectable, et la communication interrompue avant que des informations sensibles ne soient perdues.

Les travaux du Pr Lo et de ses collaborateurs ont permis d’aboutir aux répéteurs quantiques tout-photonique qui rendent réalisable un réseau global quantique plus rapide, plus sûr, et donneront naissance au futur Internet qui tournera à la vitesse quantique : l'instantanéité.

Résultats de l'expérience sur le répéteur tout-photonique du Pr Lo.

Source : Université de Toronto

Et vous ?

Quelle application fera-t-on d’une communication instantanée ?

Est-ce que le destin de l’homme est une course contre le temps ?

Le besoin accru en sécurité justifie-t-il la totale surveillance des communications ?

Voir aussi :

Un réseau informatique quantique à l'échelle planétaire serait bientôt possible

IBM réalise une percée technologique importante pour propulser l'adoption des ordinateurs quantiques

L'informatique quantique et l'IA constituent une "menace grandissante" pour la sécurité nationale des USA

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Avatar de arond
Membre expérimenté https://www.developpez.com
Le 12/02/2019 à 16:53
qui tournera à la vitesse quantique : l'instantanéité.
Comment ça ? Ce moyen de communication est plus rapide que la lumière ?
Avatar de Dan Calz
Membre habitué https://www.developpez.com
Le 12/02/2019 à 17:46
Citation Envoyé par arond Voir le message
Comment ça ? Ce moyen de communication est plus rapide que la lumière ?
Hé oui, Niels Bohr, l'un des pere fondateur de la mécanique quantique le démontre déja en 1927, avec le phénomene d'intrication des particules d'un photon et constate que dans un environnement quantique,l'espace est unifié de sorte que toute modification d'une des particules d'un photon, est instantanément transmise a l'autre particule avec laquelle elle est intriquée, qu'elle que soit la distance qui les sépare, d'ou instantanéité. Et ce n'est pas de la fiction, comme le spécifie l'article, des chercheurs ont réalisé l'experience et l'ont confirmé.

Merci pour votre contribution, je vous invite a approfondir le débat.
Avatar de benjani13
Membre extrêmement actif https://www.developpez.com
Le 12/02/2019 à 18:49
Citation Envoyé par Dan Calz Voir le message

Citation Envoyé par arond Voir le message
Comment ça ? Ce moyen de communication est plus rapide que la lumière ?
Hé oui, Niels Bohr, l'un des pere fondateur de la mécanique quantique le démontre déja en 1927, avec le phénomene d'intrication des particules d'un photon et constate que dans un environnement quantique,l'espace est unifié de sorte que toute modification d'une des particules d'un photon, est instantanément transmise a l'autre particule avec laquelle elle est intriquée, qu'elle que soit la distance qui les sépare, d'ou instantanéité. Et ce n'est pas de la fiction, comme le spécifie l'article, des chercheurs ont réalisé l'experience et l'ont confirmé.
Que la transmission d'informations entre deux particules intriqué soit instantanée oui. En revanche il n'est pas possible d'échanger de l'information entre deux personnes (ou systèmes informatique) plus rapidement que la vitesse de la lumière. Le protocole de téléportation quantique d'information nécessite un canal de communication classique en parallèle, et donc limite la vitesse de l'échange à celle de la vitesse de la lumière. En tout cas c'est que je comprend des différentes ressources sur le sujet que j'ai rencontré.

Je ne suis pas expert du sujet, qu'en penses-tu?

https://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A...tion_quantique

Cours sur la programmation quantique, chapitre sur la téléportation d'états quantiques


Suite du chapitre sur la téléportation d'états quantiques
Avatar de MaximeCh
Membre confirmé https://www.developpez.com
Le 12/02/2019 à 19:12
C'est difficile de passer sur ce sujet à côté du paradoxe EPR.
Avatar de captaindidou
Inactif https://www.developpez.com
Le 12/02/2019 à 19:21
permettent d’envisager qu’une communication quantique est possible
naissance au futur Internet qui tournera à la vitesse quantique : l'instantanéité.
Faut pas tout mélanger : non, la mécanique quantique ne permet pas de communiquer une information instantanément, en tous cas, plus vite que la vitesse de la lumière.

Quand les physiciens parlent de téléportation quantique, c'est un raccourci. Alain Aspect prétend même que c'est une blague entre chercheurs que de parler de téléportation qui fait référence à Star Strek.

On ne peut pas faire voyager quelque information de notre initiative plus vite que la lumière.

L'intrication quantique est la propriété d'un système de particules, à partager une propriété physique (ex : la polarisation d'une paire de photons) mais dont la valeur est physiquement indéterminée. cette propriété physique se détermine qu'au moment de la mesure (ex : en traversant une lame biréfringente). C'est la mesure de l'un des photons et donc sa détermination qui va déterminer, instantanément quelle que soit sa distance, la polarisation du second photon.

Mais les photons voyagent à la vitesse de la lumière. C'est la détermination de la propriété physique qui est instantanée.

Alain Aspect l'explique plutôt bien : https://youtu.be/sW01ufPuOko?t=4218

Pour terminer, on pourrait penser que non seulement cette propriété est commune mais aussi que sa valeur est déterminée au départ comme s'il s'agissait de photons jumeaux. Cette interprétation a été traduite en inégalités mesurables pour expériences de laboratoire par John Bell. Or, les expériences qui ont été menées depuis celles d'Alain Aspect et son équipe ont démontrées que les inégalités de Bell étaient largement violées et donc que la nature infirmait l'interprétation des jumeaux (ou autrement dit, des variables cachées).
Aussi étrange et magique que cela puisse paraître, la polarisation est l'une des propriétés quantiques qui peut être dans une superposition d'états. C'est tout le mystère de la nature quantique.

Pour en revenir au sujet, je pense que la véritable avancée de cette découverte va dans le sens de l'utilisation pratique de la cryptographie quantique.
Avatar de onilink_
Membre éprouvé https://www.developpez.com
Le 12/02/2019 à 20:52
Internet, aujourd'hui n’est pas spécialement conçu pour la sécurité et tout le démontre : lenteur, piratage, intrusion par effraction et espionnage des ordinateurs sont devenus des défis communs. Les pirates sont constamment à l’affut de la moindre faille de sécurité dans les couches sophistiquées de défense érigées par les individus, les entreprises et les gouvernements.

Un réseau global quantique serait la solution dans ce contexte.
Oui enfin, un internet quantique ne sécurise que la transmission à ce que je sache.
La majorité des failles exploitées sont du côté des logiciels, ou sont des "failles" humaines... (exemple: les mots de passe oubliés sur github).

Par contre, pour un internet post-quantique c'est effectivement une sécurité nécessaire, étant donné que les protections cryptographiques actuelles pourraient être cassés par des calculateurs quantiques.
Avatar de Aiekick
Membre extrêmement actif https://www.developpez.com
Le 13/02/2019 à 2:33
avec vous un article qui stipule que mème testé sur de longue distance,
le changement d'état du second photon ce produit plus vite que la lumière ?
l'instantanéité est pour moi un concept physique qui n'a aucun sens. je pense plutôt a un problème de précision dans nos mesures.
Avatar de GLDavid
Membre expert https://www.developpez.com
Le 13/02/2019 à 9:40
Bonjour

C'est vrai c'est le futur, l'informatique quantique.
Cependant, il y aura certains facteurs limitant à cette instantanéité théorique. Ce sont les codes correcteurs quantiques (pour une approche, je vous invite à consulter évidemment https://fr.wikipedia.org/wiki/Code_quantique).
Je pense que c'est codes devront être plus que robustes si nous voulons garantir l'intégrité des données comme leur rapidité.

@++
Avatar de captaindidou
Inactif https://www.developpez.com
Le 15/02/2019 à 18:46
Citation Envoyé par Aiekick Voir le message
avec vous un article qui stipule que mème testé sur de longue distance,
le changement d'état du second photon ce produit plus vite que la lumière ?
l'instantanéité est pour moi un concept physique qui n'a aucun sens. je pense plutôt a un problème de précision dans nos mesures.
Oui, c'est ce qu'affirment les physiciens et ce ne sont pas des gens qui sont connus pour affirmer gratuitement. Pour cela, ils s'appuient sur des expériences de laboratoire suffisamment rigoureuses et rerpoductibles pour ne pas laisser place au doute.
Avatar de benjani13
Membre extrêmement actif https://www.developpez.com
Le 15/02/2019 à 21:00
Citation Envoyé par Aiekick Voir le message
avec vous un article qui stipule que mème testé sur de longue distance,
le changement d'état du second photon ce produit plus vite que la lumière ?
l'instantanéité est pour moi un concept physique qui n'a aucun sens. je pense plutôt a un problème de précision dans nos mesures.
Je t'invite à faire des recherche sur le paradoxe EPR. La conclusion, confirmée par les expériences, et que si on a deux particules A et B intriquées, lorsqu'on mesure l'état de A, l'état de B est instantanément définit. Les expériences démontrent aussi le hasard fondamental qui régit les états des deux particules. Enfin, les physiciens on été amenés à redéfinir la notion de localité dans le cas de la physique quantique. En gros, les particules intriquées forment un seul système physique, les deux particules quantiques (avant d'être mesurées) ne sont donc pas réellement éloignées l'une de l'autre. Il n'y a donc pas d'échange plus rapide que la lumière. Cela ressemble un peu à une rustine (vu qu'on a un problème de distance, on abandonne le principe de distance), mais c'est pourtant l'interprétation admise aujourd’hui.

Si ça peut te rassurer, même un esprit aussi brillant et prêt à déconstruire le monde que celui d'Einstein s'est opposé toute sa vie à cette interprétation de la physique quantique.

Je t'invite fortement à regarder les vidéos de David Louapre sur sa chaine Science étonnante:







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