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Des chercheurs ont établi un lien quantique sécurisé entre deux villes chinoises distantes de plus de 500 kilomètres. N’impliquant pas de lecture intermédiaire des données, une telle approche pourrait contribuer à étendre les réseaux quantiques sécurisés.

Une étape importante

Lorsqu’une paire de photons est enchevêtrée, il est possible de déduire instantanément l’état de l’un en mesurant l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Ce principe constitue la base du cryptage quantique, qui consiste à utiliser des particules intriquées pour créer des clés sécurisées et garantir la confidentialité des messages.

Des recherches antérieures avaient permis de créer des paires de photons intriqués et d’en transmettre un à un récepteur, créant ainsi un lien permettant d’établir une clé quantique. Dans le cadre de ces nouveaux travaux présentés dans la revue Nature Photonics, Qiang Zhang et ses collègues de l’université des sciences et technologies de Chine ont étendu la distance maximale d’un lien de distribution de clé quantique à travers un câble. Pour ce faire, ceux-ci ont utilisé un relais intermédiaire, ne lisant pas les données mais vérifiant simplement qu’elles correspondent à ce qui a été envoyé par l’autre extrémité.

Les lasers situés aux deux extrémités d’un câble à fibres optiques s’envoient mutuellement des photons. Ces particules de lumière présentent des phases aléatoires, c’est-à-dire des pics et des creux dans leur mouvement. Lorsqu’une paire de photons dont la phase correspond se rencontre dans le nœud central, le système alerte l’émetteur et le récepteur via une liaison de données traditionnelle.

Comme chaque extrémité sait ce qu’elle a transmis et si cela correspond à la phase de l’autre, elles peuvent échanger une clé quantique qui peut être utilisée pour crypter les données envoyées sur les réseaux traditionnels. Il est important de noter que le nœud central ne sait pas ce qui a été envoyé, mais seulement si les deux signaux correspondent.

« Le fait de transmettre des photons uniques sur des centaines de kilomètres est tout à fait remarquable »

Si Toshiba Europe était parvenue quelques semaines plus tôt à établir une liaison de 600 kilomètres avec la même technologie, l’ensemble du matériel utilisé se trouvait dans un laboratoire de la ville de Cambridge. Ici, l’équipe de chercheurs chinois a utilisé une connexion en fibre optique de 511 kilomètres de long entre les villes de Jinan et de Qingdao, avec un récepteur central situé entre les deux, à Mazhan.

« Dans un laboratoire, vous pouvez conserver une température homogène grâce aux dispositifs de climatisation, mais sur le terrain, lorsque cette dernière varie, la phase des photons a tendance à dériver », souligne Zhang.

« Parvenir à transposer un tel résultat en conditions réelles constitue une réalisation importante », estime Peter Kruger, de l’université du Sussex, au Royaume-Uni. « Le fait de transmettre des photons uniques sur des centaines de kilomètres est tout à fait remarquable. »

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