Les communications quantiques ne sont pas une nouveauté chez Thales Alenia Space. L'entreprise étudie le sujet, à titre expérimental, depuis 1999. Mais depuis 2018, les expériences marginales ont laissé place à une feuille de route ambitieuse, qui vise à mettre sur pied un réseau internet quantique de bout en bout d’ici à 2035. Nouvelle étape vers cet objectif, l’entreprise a signé le 19 septembre un partenariat avec la start-up de Singapour SpeQtral, qui devrait lancer son satellite de communications quantiques en 2024.
Ce protocole d’accord va permettre à l’entreprise franco-italienne de tester ses stations de communication quantique au sol avant d’envoyer son propre satellite. «SpeQtral a déjà lancé un satellite de test, en 2019, pour étudier le vieillissement de ses composants en orbite pendant deux ans, rappelle Mathias Van Den Bossche, directeur R&D télécommunications et systèmes de navigation de Thales Alenia Space. Ils comptent envoyer un nouveau satellite un an et demi avant le nôtre, ce qui nous permettra de faire des manipulations au sol et de résoudre de premiers problèmes.»
Une offre commerciale pour la prochaine décennie
D’ici à 2024 et le lancement du satellite, Thales Alenia Space va équiper l’Observatoire de la Côte d’Azur - un organisme public de recherche implanté à Nice (Alpes-Maritimes) - avec les équipements nécessaires pour échanger de l’information quantique avec l’orbite, et notamment un télescope capable d’envoyer et recevoir des photons. «Nous nous donnons cinq ans pour démontrer que l’on peut communiquer avec un satellite en orbite basse, relate Mathias Van Den Bossche. D’ici là, nous devrions avoir deux stations au sol qui communiquent avec un satellite.»
Restera ensuite à mettre sur pied des liaisons au sol entre différentes stations, puis à en ajouter de nouvelles, pour constituer un réel réseau. «Nous nous donnons cinq ans de plus pour cela, ajoute l’expert quantique de l’entreprise. Nous envisageons de commercialiser cette offre dans la prochaine décennie, mais il reste pour cela nombre de défis technologiques non-négligeables.»
Eviter une communication par fibre optique
Car Thales Alenia Space n’a pas choisi la voie la plus simple. «Il existe deux branches dans la communication quantique, présente Mathias Van Den Bossche. La cryptographie quantique – ou distribution de clé quantique – et les réseaux d’information quantique.» Alors que la première approche, la plus mature, vise simplement à sécuriser un flux d’information grâce à des clés de chiffrement quantiques, la seconde vise à échanger directement de l’information quantique.
«Ce sont ces échanges qui permettront de mettre en réseau des ordinateurs quantiques et créer ce que certains appellent l’internet quantique, rappelle l’expert. Un réseau d’information quantique peut supporter de nombreuses applications, comme internet le fait actuellement, alors que l’échange de clé quantique n’est qu’une méthode de cryptographie.»
Ce protocole de communication se base sur une propriété quantique bien connue: l’intrication. Cet état permet à deux particules, dites intriquées, de partager un même état à tout moment. Ainsi, si l’une change d’état, l’autre en fait de même. Même si l’une est sur terre et l’autre en orbite. «Il faut établir cette intrication, ce qui n’est pas aisé», rappelle Mathias Van Den Bossche.
Pour cela, la connexion se fait via l'échange de photons – les particules élémentaires de la lumière, dont les propriétés en font un objet de choix tant pour la communication que le calcul quantique. «Il est possible de communiquer par fibre optique, mais le matériau absorbe 3% des photons par kilomètre», chiffre le responsable. Une perte trop importante pour imaginer un réseau terrestre couvrir plusieurs centaines de kilomètres, sans mettre en place de coûteux répéteurs – dont la faisabilité technique reste lointaine.
D’où la conception d’une communication satellitaire. «On envoie un faisceau laser avec un télescope et on les reçoit avec un autre télescope, en orbite, illustre Mathias Van Den Bossche. Cela permet de perdre beaucoup moins de photons que dans une fibre.» Ainsi, un satellite chinois a déjà permis de couvrir 1 200 kilomètres. De quoi envisager une mise en réseau des ordinateurs quantiques au travers l’Europe, voire outre-Atlantique. Et potentiellement décupler leurs capacités de calcul en additionnant leurs qubits.
