La Chine se rapproche d’un internet quantique. Une équipe de chercheurs de l’Université des sciences et technologie de Hefei a mis sur pied un réseau de communication quantique s’étendant sur plus de 4 600 kilomètres de long et rassemblant 150 utilisateurs. Une première, ayant nécessité 2 000 kilomètres de fibre optique et un relais satellite.
L’importance de cette annonce, présentée dans la revue Nature début janvier, ne réside pas dans la distance couverte par ce réseau – en 2017, la même équipe avait organisé une visioconférence via un réseau quantique entre Vienne et Pékin, deux villes séparées de 7 400 kilomètres – mais dans les 150 utilisateurs. "L’innovation est de permettre à autant d’utilisateurs d’entrer et de sortir du réseau comme ils le souhaitent", estime Dimitri Petritis, professeur de cryptographie classique et quantique à l’université Rennes 1 (Ille-et-Vilaine).
Le réseau de communication quantique passe donc d'un système fermé, reliant deux utilisateurs à chaque extrémité du réseau, à un système ouvert à de nombreux utilisateurs. "C’est un premier pas vers un réseau d’internet quantique", observe le mathématicien.
Théoriquement inviolable
Le système de communication repose sur la distribution quantique de clé (QKD, pour Quantum key distribution), un protocole de cryptographie qui exploite un principe de mécanique quantique pour partager une clé de chiffrement. "Si quelqu’un intercepte cette clé, il est immédiatement détecté, explique le professeur. C’est ce qu’on appelle le théorème de non-clonage : il n’est pas possible de copier une information quantique sans l’altérer."
Ainsi, le réseau quantique chinois serait en théorie inviolable. En théorie. Il reste un problème que les chercheurs n’ont pas encore résolu : l’atténuation du signal. "Une fibre optique ordinaire transmet un message par des pulsations lumineuses de plusieurs milliers de milliards de photons, rappelle Dimitri Petritis. Dans un réseau quantique, l’information est portée par un seul photon." En parcourant la fibre optique, ce photon peut disparaître.
"Il faut donc couper la fibre lorsque la probabilité de perdre le photon est encore faible, pour y mettre un relai", indique-t-il. Ce relai vise à renvoyer un photon neuf, porteur de la même information, pour qu’il puisse parcourir une distance plus grande.
32 failles
C’est là que le bât blesse. Les recherches menées jusqu’à présent n’ont pas encore permis de créer de répéteur quantique, un dispositif exploitant la mécanique quantique pour transmettre automatiquement l’information d’un tronçon de fibre à un autre. Le réseau mis en place se contente donc de 32 relais utilisant des technologies non quantiques pour effectuer la transmission.
Sur ces nœuds, point de théorème de non-clonage : une cyberattaque y serait potentiellement indétectable. "C’est pour cela que les chercheurs précisent que ce sont des relais de confiance, sécurisés", souligne le mathématicien.
Le développement de répéteurs quantiques garantissant une inviolabilité sur l’ensemble d’un réseau de communication reste un blocage majeur à l’arrivée de réseaux de communication quantiques à grande échelle. Cela n’empêche pas l’équipe de chercheurs de continuer à développer leur réseau de communication quantique. Ils prévoient de l’étendre, avec des partenaires, en Autriche, en Italie, en Russie et au Canada.
