L'intégration dans un protocole d'argent quantique montre que les souvenirs peuvent désormais gérer des applications très exigeantes pour le réseautage quantique.
Les chercheurs du Kastler Brossel Laboratory (Sorbonne Université, CNRS, ENS-Université PSL, Collège de France), ainsi que des collègues de Lip6 (Sorbonne Université, CNRS), ont fait un pas en avant majeur dans la technologie quantique: pour la première fois, ils ont intégré une mémoire quantique optique dans un protocole Cryptographic. Cette réalisation, basée sur le schéma d'argent quantique impitoyable de Wiesner, démontre que les souvenirs quantiques sont désormais suffisamment matures pour fonctionner dans des conditions très exigeantes pour le réseautage.
Dans une étude publiée le 19 septembre Avancées scientifiquesl'équipe de Paris a mis en œuvre l'argent quantique de Wiesner, une idée fondamentale de la cryptographie quantique qui s'appuie sur le théorème de non-climatisation pour empêcher la contrefaçon. Contrairement aux manifestations précédentes qui contournaient le stockage, cette expérience a incorporé une étape de mémoire intermédiaire – une capacité essentielle pour les applications du monde réel où les données quantiques doivent être maintenues et libérées à la demande.
Le concept de monnaie quantique remonte aux années 1980, lorsque le physicien Stephen Wiesner a proposé d'utiliser les lois de la mécanique quantique pour créer des billets inébranlables. Parce que les états quantiques inconnus ne peuvent pas être copiés sans être dérangés, ces « jetons quantiques » pourraient être utilisés pour des transactions authentifiées, fournissant des garanties de sécurité bien au-delà de ce que les méthodes classiques peuvent réaliser.
Dans l'expérience, les chercheurs ont utilisé des impulsions faibles de lumière dont la polarisation a codé les informations. Ces impulsions ont été stockées dans un grand ensemble d'atomes neutres refroidis par laser – une plate-forme de mémoire quantique qui a récemment atteint des performances record, combinant une efficacité presque unité avec un bruit extrêmement faible. Après le stockage, les États ont été récupérés et passés dans le reste du protocole, où ils ont dû être validés sous des seuils de sécurité stricts.
Les résultats ont montré que la mémoire était en mesure de répondre aux exigences strictes de la transaction, permettant avec succès la création et la vérification des jetons « de l'argent quantique ». « C'est la première fois qu'une mémoire quantique est intégrée dans un protocole de cryptographie complet », explique Hadriel Mamann, ancien doctorat. Étudiant à LKB et premier auteur de l'étude. « L'expérience a combiné plusieurs avancées clés à la fois dans la mise en œuvre photonique et l'étape de stockage. Atteindre l'efficacité élevée et le faible bruit requis pour le protocole montre vraiment à quel point les souvenirs quantiques sont passés. »
Les souvenirs quantiques sont surtout connus sous le nom de blocs de construction clés pour les répéteurs quantiques, ce qui permettrait une distribution d'enchevêtrement sur de longues distances, cruciale pour un futur Internet quantique. Mais leur utilité va bien au-delà: ils peuvent synchroniser les processeurs quantiques, allouer l'enchevêtrement à travers un réseau, et-comme illustré ici – activer les tâches qui étaient précédemment pensées hors de portée.
« Cette démonstration montre que les souvenirs quantiques peuvent désormais gérer l'un des tests les plus exigeants », explique le professeur Eleni Diamanti, co-dirigé de l'étude et directeur du Paris Center for Quantum Technologies. « Il ouvre la voie à une gamme d'applications beaucoup plus large, des protocoles multipartites sécurisés à la communication anonyme. Au-delà de la cryptographie, il ouvre également la route pour les fonctionnalités avancées de mise en réseau quantique, où les souvenirs agissent comme des tampons essentiels et des synchroniseurs, des éléments clés pour le calcul quantique distribué et pour construire des systèmes quantiques vraiment évolutifs et interconnectés. »
Cette démonstration s'appuie sur les avancées antérieures du groupe du professeur Laurat, telles que la démonstration de la mémoire quantique hautement efficace pour l'enchevêtrement, et du groupe du professeur Diamanti, telles que la mise en œuvre optique de l'argent quantique vérifiable.
