On nomme Internet quantique un réseau d’ordinateurs quantiques qui, un jour, enverront, traiteront et recevront des informations codées dans des états quantiques . L’Internet quantique ne remplacera pas l’Internet moderne ou « classique » ; il offrira plutôt de nouvelles fonctionnalités telles que la cryptographie quantique et le cloud computing quantique.
Bien que les implications complètes de l’Internet quantique ne soient pas connues avant un certain temps, plusieurs applications ont été théorisées et certaines, comme la distribution quantique de clés, sont déjà utilisées. On ne sait pas encore quand un Internet quantique mondial à grande échelle sera déployé, mais les chercheurs estiment que des réseaux quantiques interétatiques seront établis aux États-Unis dans les 10 à 15 prochaines années.
Cela sera particulièrement utile pour les problèmes impliquant de nombreuses variables, comme l’analyse des risques financiers, le cryptage des données et l’étude des propriétés des matériaux.
Les chercheurs doutent que les particuliers possèdent des ordinateurs quantiques personnels dans un avenir proche. Ils seront plutôt hébergés dans des établissements universitaires et des entreprises privées, où ils seront accessibles via un service cloud.
Comment fonctionne l’Internet quantique ?
Les ordinateurs quantiques utilisent des unités d’information fondamentales similaires aux bits utilisés en informatique classique. On les appelle « qubits ».
Cependant, contrairement aux bits informatiques conventionnels, qui transmettent l’information sous la forme d’un 0 ou d’un 1, les qubits transmettent l’information via une combinaison d’états quantiques, qui sont des conditions uniques que l’on ne trouve qu’à l’échelle subatomique.
Par exemple, un état quantique qui pourrait être utilisé pour coder l’information est une propriété appelée « spin », qui correspond au moment angulaire intrinsèque d’un électron. Le spin peut être comparé à une minuscule aiguille de boussole pointant vers le haut ou vers le bas. Les chercheurs peuvent manipuler cette aiguille pour coder l’information dans les électrons eux-mêmes, comme ils le feraient avec des bits classiques ; mais dans ce cas, l’information est codée dans une combinaison d’états possibles. Les qubits ne sont pas 0 ou 1, mais les deux et aucun des deux, dans un phénomène quantique appelé superposition.
Cela permet aux ordinateurs quantiques de traiter l’information d’une manière totalement différente de leurs homologues conventionnels, et donc de résoudre certains types de problèmes qui demanderaient des décennies même aux plus grands supercalculateurs. Il s’agit de problèmes tels que la factorisation de grands nombres ou la résolution de calculs logistiques complexes (voir le problème du voyageur de commerce ). Les ordinateurs quantiques seraient particulièrement utiles pour la cryptographie, ainsi que pour la découverte de nouveaux types de médicaments ou de nouveaux matériaux pour les cellules solaires, les batteries ou d’autres technologies.
Nous ne développeront pas ce point ici ? Disons simplement que les applications militaires seront de plus en plus nombreuses
Mais pour exploiter ce potentiel, un ordinateur quantique doit être capable de traiter un grand nombre de qubits – plus que ce que peut gérer une seule machine actuellement. Auss plusieurs ordinateurs quantiques pourront être interconnectés via l’Internet quantique. Leur puissance de calcul seront mutualisées, créant ainsi un système bien plus performant.
Plusieurs types de qubits sont en cours de développement, chacun présentant des avantages et des inconvénients spécifiques. Les qubits les plus couramment étudiés aujourd’hui sont les boîtes quantiques, les pièges à ions, les circuits supraconducteurs et les qubits à spin défectueux.
Pour exploiter ce potentiel, un ordinateur quantique doit être capable de traiter un grand nombre de qubits – plus que ce que peut gérer une seule machine actuellement. Mais plusieurs ordinateurs quantiques pourront être interconnectés via l’Internet quantique. Leur puissance de calcul seront mutualisées, créant ainsi un système bien plus performant.
Plusieurs types de qubits sont en cours de développement, chacun présentant des avantages et des inconvénients spécifiques. Les qubits les plus couramment étudiés aujourd’hui sont les boîtes quantiques, les pièges à ions, les circuits supraconducteurs et les qubits à spin défectueux. Pour exploiter ce potentiel, un ordinateur quantique doit être capable de traiter un grand nombre de qubits – plus que ce que peut gérer une seule machine actuellement. Mais plusieurs ordinateurs quantiques pourront être interconnectés via l’Internet quantique/ Leur puissance de calcul seront mutualisées, créant ainsi un système bien plus performant.
Plusieurs types de qubits sont en cours de développement, chacun présentant des avantages et des inconvénients spécifiques. Les qubits les plus couramment étudiés aujourd’hui sont les boîtes quantiques, les pièges à ions, les circuits supraconducteurs et les qubits à spin défectueux.
Comme pour de nombreuses avancées scientifiques, nous ne comprendrons pas tout ce que l’Internet quantique peut faire tant qu’il ne sera pas pleinement développé.
Il y a 60 ans, peu de gens auraient pu imaginer qu’une poignée d’ordinateurs interconnectés donnerait un jour naissance au vaste paysage numérique que nous connaissons aujourd’hui. L’Internet quantique présente une inconnue similaire, mais plusieurs applications ont été théorisées et certaines ont déjà été démontrées.
« L’Internet quantique représente un changement radical dans notre façon de concevoir la communication mondiale sécurisée », a déclaré David Awschalom, professeur Liew Family en génie moléculaire et physique à l’Université de Chicago, directeur du Chicago Quantum Exchange et directeur de Q-NEXT, un centre d’information quantique du Département de l’énergie à Argonne. « La création d’un réseau intriqué d’ordinateurs quantiques nous permettrait d’envoyer des messages chiffrés inviolables, de maintenir une synchronisation parfaite de la technologie sur de longues distances grâce aux horloges quantiques et de résoudre des problèmes complexes qu’un ordinateur quantique seul pourrait peiner à résoudre – et ce ne sont là que quelques-unes des applications que nous connaissons actuellement. L’avenir nous réserve probablement des découvertes surprenantes grâce aux réseaux quantiques. »
À quelle distance de temps se trouve l’Internet quantique ?
À ce jour, personne n’a réussi à créer un réseau quantique durable à grande échelle, mais des avancées majeures ont été réalisées.
En 2017, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine ont utilisé des lasers pour transmettre avec succès des photons intriqués entre un satellite en orbite et des stations terrestres situées à plus de 1 100 kilomètres en dessous. L’expérience a démontré la possibilité d’utiliser des satellites pour former un réseau quantique, mais le système n’a pu récupérer qu’un photon sur 6 millions, ce qui est insuffisant pour assurer une communication fiable.
Note 1
« L’Internet quantique représente un changement radical dans notre façon de concevoir la communication mondiale sécurisée », a déclaré David Awschalom, professeur Liew Family en génie moléculaire et physique à l’Université de Chicago, directeur du Chicago Quantum Exchange et directeur de Q-NEXT, un centre d’information quantique du Département de l’énergie à Argonne. « La création d’un réseau intriqué d’ordinateurs quantiques nous permettrait d’envoyer des messages chiffrés inviolables, de maintenir une synchronisation parfaite de la technologie sur de longues distances grâce aux horloges quantiques et de résoudre des problèmes complexes qu’un ordinateur quantique seul pourrait peiner à résoudre – et ce ne sont là que quelques-unes des applications que nous connaissons actuellement. L’avenir nous réserve probablement des découvertes surprenantes et marquantes grâce aux réseaux quantiques. »
Note 2
A small quantum satellite created a secure link between ground stations in China and South Africa, sharing quantum-encrypted data over a record distance of 12,900 kilometres. Similar microsatellites could become part of a future quantum internet.
The record-breaking feat, which occurred in October 2024, was also notable for its use of a satellite with a small, light payload – a crucial consideration for space launches. The miniaturised equipment aboard the Jinan-1 microsatellite weighed just 23 kilograms, about 10 times less than the payload of a previous experimen
Petite quantum satellites like the Jinan-1 enable “the possibility to launch many satellites in one shot with the same space launcher, similar to what SpaceX is doing with Starlink for the internet,” says Laurent de Forges de Parny at Thales Alenia Space, a space technology company headquartered in France.
In this experiment, researchers used the quantum states of photons to produce secret keys for encrypting and decrypting data. The keys were used to encode images– and then transmitted between the Jinan-1 satellite and various ground stations using lasers and telescopes. The research team, led by Jianwei Pan at the University of Science and Technology of China, performed this quantum key distribution process 20 times, including the record-setting 12,900-kilometre test.
This showcase for quantum technology has its limits. The Jinan-1 satellite “seems optimised for quantum key distribution, and is not going to perform more general quantum communication tasks like teleportation, or entanglement distribution,” says Alexander Ling at the National University of Singapore. Nevertheless, Ling, praising the demonstration, says it could become part of real communication networks within the next decade.
Europe Solidaire 