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La communication quantique fait un grand pas en avant avec l’expérience satellitaire

Une équipe de chercheurs a développé un protocole nouveau et amélioré pour la communication quantique.

Cette nouvelle méthode quantique utiliserait un satellite en orbite basse pour envoyer des messages cryptés aux stations au sol avec une distance considérablement accrue entre les deux parties communicantes, par rapport aux autres méthodes de communication. Ce mécanisme amélioré pourrait révolutionner la façon dont nous partageons des données sensibles, en protégeant les informations des gens à une époque où les menaces de cybersécurité augmentent.

La communication quantique (à ne pas confondre avec ordinateur quantique), ou distribution de clé quantique, assure la sécurité lors de l’envoi de données en utilisant les lois de la physique. Il permet à deux parties de partager des données cryptées qui sont transférées via des particules, appelées bits quantiques ou qubits.

Les propriétés quantiques des qubits sont liées par paires, et ces paires sont générées dans un ordre aléatoire. Les paires qui sont partagées entre les deux parties épellent une phrase secrète, qui est ensuite utilisée pour crypter une transmission de données de suivi.

Les systèmes de communication quantique utilisent des photons uniques, l’unité de lumière, qui sont codés dans un état de superposition quantique, où les particules peuvent être considérées comme des ondes. Ces photons codés sont ensuite envoyés vers des emplacements distants.

Grâce à ce mécanisme de codage et de décodage, deux parties distantes partagent une chaîne de bits aléatoires appelés clés secrètes, qui peuvent être utilisées pour crypter et décrypter des messages secrets.

“Les précédentes tentatives de distribution directe de clés quantiques entre deux utilisateurs au sol dans des conditions réelles n’ont atteint que 100 kilomètres environ”, a déclaré Jian-Wei Pan, physicien quantique et professeur de physique à l’Université des sciences et technologies de Chine, et auteur principal de la nouvelle étude, a déclaré à Space.com. “Une solution prometteuse à ce problème est l’exploitation des satellites.”

Les chercheurs à l’origine de l’expérience ont utilisé un satellite en orbite basse nommé Micius, du nom de l’ancien philosophe chinois, pour relier les données à une station terrestre optique. Micius a été lancé en 2016 en tant que premier satellite de communication quantique et volait en orbite basse au-dessus de la Terre à une vitesse de 18 000 miles par heure (28 968 kilomètres par heure).

Des paires de photons intriqués générés à bord du satellite Micius sont divisés puis distribués par deux liaisons descendantes bidirectionnelles vers deux observatoires au sol à Delingha et Nanshan en Chine, séparés par 756 miles (1200 km).

Les résultats de l’expérience ont augmenté la distance entre les deux parties. Par rapport aux autres tentatives de communication quantique, la distance a été augmentée de 62 miles (100 km) à 756 miles (1200 km).

L’équipe a pu augmenter considérablement cette distance car les données voyagent désormais dans un espace vide plutôt que de traverser différents matériaux sur Terre.

“De cette façon, on peut facilement connecter deux points distants sur Terre avec une perte de canal considérablement réduite car la plupart du chemin de propagation des photons se trouve dans un espace vide avec une perte et une décohérence négligeables”, explique Pan.

Cette expérience est en cours depuis l’année 2017, une époque où la communication quantique commençait à peine à reprendre. En septembre 2017, la Chine a inauguré la première ligne fixe de communication quantique longue distance au monde, reliant la capitale chinoise à la ville côtière de Shanghai.

Depuis lors, la communication quantique a été considérée comme la prochaine grande nouveauté en matière d’échange de données, offrant un nouveau moyen extrêmement sécurisé de partager des informations dans le monde entier. Cette expérience la plus récente est une étape vers le développement d’un système mondial sécurisé de partage d’informations cryptées qui est essentiellement à l’épreuve des pirates.

«Une caractéristique remarquable de la cryptographie quantique basée sur l’intrication, comme nous l’avons démontré ici, est qu’une telle sécurité est assurée même si le satellite est contrôlé par un adversaire», explique Pan.

le étude a été publié dans le journal La nature.

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