Des simulations informatiques ont récemment démontré la faisabilité d’un réseau quantique à l’échelle d’une ville de la taille de Paris, s’appuyant en grande partie sur des technologies existantes.
Paris quantique
Dans une ville quantique, l’ensemble des institutions, centres de données et de télécommunication seraient connectés via un réseau utilisant en lieu et place des modems et routeurs des dispositifs quantiques rendant le partage des informations remarquablement sûr. Si des réseaux quantiques existent déjà, ceux-ci se révèlent limités, tant en ce qui concerne leur taille que leurs potentielles applications.
Dans le cadre de travaux prépubliés sur le serveur arXiv, Eleni Diamanti et ses collègues de la Sorbonne ont utilisé un modèle informatique afin de déterminer si la technologie existante (fibres optiques et dispositifs générant de la lumière codée avec des informations quantiques) pourrait être exploitée pour transformer Paris en une ville quantique fonctionnelle.
L’équipe a simulé un réseau composé d’un hub appelé Qonnecteur, auquel les utilisateurs, ou Qlients, étaient reliés par des fibres optiques classiques. Le Qonnecteur pouvait encoder des informations dans des signaux lumineux dotés de propriétés quantiques particulières, et partager ces informations cryptées avec un ou plusieurs Qlients à la fois, situés à des distances comprises entre un mètre et 31 kilomètres.
Pour chacune des sessions, les chercheurs ont déterminé le nombre de signaux pouvant être transmis simultanément par les fibres et leur fréquence, et également simulé la manière dont les Qlients pourraient utiliser l’Internet quantique pour faire fonctionner à distance un puissant ordinateur quantique ajouté au réseau.
Des résultats encourageants
Bien qu’il se soit avéré que les signaux quantiques (qubits) garantissant la sécurité des communications pouvaient être facilement perturbés par leur environnement (chaleur, vibrations) lorsqu’ils voyageaient sur de longues distances, cette simulation d’un « Paris quantique » a montré que ces difficultés ne rendaient pas pour autant obsolètes les sources existantes de signaux et de communications quantiques.
Alors que les communications avec les Qlients les plus éloignés et les tentatives de partage de codes longs et chiffrés avec plus de trois d’entre eux présentaient des taux d’erreur inacceptables, les procédures de partage d’informations complexes et chiffrées entre un Qonnecteur et un seul Qlient, ainsi que celles visant à faire fonctionner des ordinateurs quantiques à distance, ont bien fonctionné.
Si ces travaux permettent d’envisager le déploiement de réseaux quantiques métropolitains dans un avenir relativement proche, les chercheurs soulignent que de nouveaux dispositifs, tels que des mémoires et des répéteurs quantiques (assurant respectivement le stockage des informations et l’amplification des signaux faibles), se révéleront nécessaires à plus grande échelle.