Les scientifiques ont envoyé des signaux quantiques sur des câbles en fibre optique standard en utilisant la même connectivité qui alimente le Web d’aujourd’hui, dans ce qui pourrait être une étape majeure vers un Internet quantique fonctionnel.
Dans une étude publiée le 28 août dans la revue Scienceles chercheurs ont utilisé une puce quantique sur mesure pour emballer les données quantiques à côté d’un signal optique standard et les transmettre sur une infrastructure commerciale.
« Contrairement aux expériences antérieures qui nécessitaient des configurations isolées et basées sur le laboratoire ou une infrastructure spécialisée, cette approche intègre la communication quantique dans les réseaux du monde réel pour la première fois », auteur de l’étude senior Liang Fengprofesseur de science des matériaux et de génie électrique à l’Université de Pennsylvanie, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
« Notre Chip Q permet de contrôler les signaux quantiques et les signaux classiques, ils voyagent donc ensemble sur les mêmes câbles à fibre optique, en utilisant des protocoles Internet standard. »
Pourquoi Internet ne peut-il pas envoyer de données quantiques?
Les données quantiques sont transportées par qubits – Les unités de base des informations quantiques. Contrairement aux bits d’ordinateur classiques, qui sont représentés comme 0 ou 1, les qubits peuvent exister dans un superposition des deux États.
Les qubits peuvent également devenir enchevêtréce qui signifie que l’état d’un est symbiotiquement lié à l’état d’un autre, quelle que soit leur distance. Ces propriétés permettent ordinateurs quantiques Pour effectuer des calculs bien au-delà de la portée des ordinateurs conventionnels – en parallèle plutôt qu’en séquence.
Cependant, ces mêmes propriétés rendent également les données quantiques notoirement fragiles. États quantiques s’effondrer lorsqu’ils sont observés ou mesurés, ce qui rend les informations quantiques extrêmement difficiles à travailler. Dans Internet classique, le trafic est dirigé par des routeurs qui lisent et interprètent des informations lorsqu’ils se déplacent dans le réseau. Cela ne peut pas être fait avec des particules quantiques sans détruire les données mêmes transmises, car la superposition s’effondre dès qu’elle est observée.
Comment fonctionne le Q-Chip
Le CHIP Q, qui signifie « Internet hybride quantique-classique par photonique », relève ce défi en associant chaque signal quantique à un « en-tête » classique – un paquet de données contenant des informations de routage et de synchronisation qui sont encodées dans une impulsion laser à fibre optique.
Au fur et à mesure que ces informations se déplacent dans le réseau, elles sont inspectées par des routeurs – des appareils qui dirigent le trafic Internet en lisant des informations sur les paquets et en les transmettant vers la bonne destination. Les routeurs utilisent l’en-tête pour déterminer où les données doivent aller et comment y faire y faire.
En chronométrant les signaux classiques et quantiques pour voyager ensemble dans une impulsion synchronisée, la puce permet aux routeurs de lire les informations de navigation de l’en-tête sans interagir avec ou perturber le signal quantique. Cela permet à la fois de voyager ensemble via des protocoles IP standard.
Alors que les chercheurs ont précédemment démontré que les données quantiques peuvent être transmis sur des câbles à fibre optique standardy compris aux côtés Données classiques dans la même bande de longueur d’ondecette dernière étude marque la première fois que les signaux quantiques ont été transmis à l’aide d’une IP standard sur une infrastructure en direct et du monde réel.
Ceci est crucial car il évite la nécessité d’un réseau quantique séparé, réduisant considérablement la barrière au déploiement et Échec d’un Internet quantiquea déclaré Feng.
« L’utilisation de protocoles IP standard signifie que le CHIP Q permet de gérer la communication quantique comme un trafic Internet régulier avec les outils déjà développés pour le routage, la résolution et la coordination », a-t-il déclaré à Live Science.
« En attachant des » en-têtes « classiques » aux données quantiques, le CHIP Q peut acheminer et gérer les signaux quantiques en utilisant les dispositifs, systèmes et infrastructures photoniques classiques développés sans perturber les états quantiques délicats, ce qui en fait la première démonstration pratique de la communication quantique qui s’inscrit dans l’architecture Internet existante. «
Pour tester le système, l’équipe a établi une connexion simple entre un serveur et un nœud récepteur, en utilisant un tronçon de 1 kilomètre (0,6 miles) de fibres commerciales exploitée par la société de télécommunications Verizon.
Étant donné que l’en-tête classique et le signal quantique répondent aux interférences de l’environnement de manière similaire, l’équipe pourrait utiliser le signal classique pour corriger le bruit sans perturber l’état quantique. Cela a permis aux données d’atteindre sa destination intacte.
Alors que la configuration du pilote était petite, les chercheurs pensent qu’il marque une étape fondamentale vers un Internet quantique à grande échelle qui pourrait relier les appareils quantiques – d’autant plus que la puce Q est faite de silicium et fabriqué à l’aide de processus existants, ce qui signifie qu’il peut être produit en masse.
« Au cours des 5 à 10 prochaines années, les premiers stades d’un Internet quantique se concentreront probablement sur les réseaux locaux et / ou Internet quantique à l’échelle métropolitaine », a déclaré Feng à Live Science. « Les applications (peuvent inclure) une communication sécurisée, l’interconnexion des ordinateurs quantiques et la détection quantique distribuée telle que la navigation ou le calendrier ultra-précis. »
