Les scientifiques rêvent depuis longtemps de construire un Internet quantique, un réseau si sécurisé que ses données seraient inviolables. Mais une pièce cruciale du puzzle semblait impossible : envoyer des particules de lumière enchevêtrées vers le haut de la Terre vers des satellites en orbite. Aujourd’hui, les chercheurs pensent que cet obstacle a été surmonté.
Les photons intriqués sont comme de minuscules jumeaux cosmiques ; mesurer l’un affecte instantanément l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Cette « action effrayante à distance », comme l’appelait Einstein, est la clé pour construire des communications quantiques impossibles à pirater. Actuellement, nous pouvons envoyer ces photons intriqués vers le bas depuis des satellites vers des stations au sol, mais on pensait que les envoyer dans la direction opposée était impossible en raison de l’instabilité du signal pendant le voyage dans l’atmosphère terrestre.
Une nouvelle étude réalisée par une équipe de l’Université de technologie de Sydney (UTS) remet en question cette hypothèse. Leurs recherches démontrent que la transmission de signaux quantiques de la Terre vers l’espace est réalisable, remettant en question ce qui était auparavant considéré comme les limites de la physique.
“Nous avons modélisé comment deux photons uniques tirés depuis des stations au sol distinctes pourraient se rencontrer de manière précise avec un satellite en orbite à 500 kilomètres au-dessus de la Terre”, explique Simon Devitt, physicien de l’UTS impliqué dans l’étude. “Cette ‘réunion’ déclencherait une interférence quantique.”
Le modèle a pris en compte de nombreux défis du monde réel : les conditions atmosphériques, la lumière parasite, les reflets de la lumière solaire sur la Lune et même les imperfections de l’équipement optique utilisé pour la visée. Étonnamment, les résultats ont montré qu’une liaison montante est possible.
Pourquoi c’est important : un Internet quantique plus proche que nous ne le pensons
Alors pourquoi cette avancée est-elle si importante ? Imaginez un réseau mondial alimenté par une communication quantique inpiratable. C’est la promesse d’un Internet quantique.
Aujourd’hui, les satellites génèrent des paires de photons intriqués et les envoient vers la Terre. Bien que techniquement il soit possible de les envoyer, le faire à partir de stations au sol est beaucoup plus logique.
Les équipements au sol ont la puissance nécessaire pour créer des milliards et des milliards de ces paires de photons par seconde, ce qui dépasse de loin ce qu’un satellite pourrait gérer. Ces photons intriqués sont ensuite transmis aux satellites pour être distribués sur des réseaux plus larges.
“Un satellite n’a besoin que d’une unité optique compacte pour interférer avec les photons entrants et rapporter le résultat”, explique Devitt. “Il n’est pas nécessaire d’avoir un équipement complexe et gourmand en énergie pour créer tous ces photons.” Cette approche réduit considérablement les coûts et la taille, rendant l’infrastructure Internet quantique plus pratique.
L’étude reconnaît que ce système fonctionnerait initialement mieux la nuit, évitant ainsi les interférences du soleil. Cependant, un calibrage minutieux pourrait prolonger le fonctionnement pendant la journée. Cette limitation est un tremplin plutôt qu’un obstacle insurmontable.
“Les futurs tests pourraient utiliser des drones ou des ballons comme récepteurs”, suggère Devitt. “Nous sommes sur le point de faire de l’intrication quantique une marchandise comme l’électricité, invisible pour les utilisateurs mais qui alimente les réseaux de demain.”
Le développement de cette communication quantique bidirectionnelle ouvre des possibilités passionnantes pour la transmission sécurisée de données et l’informatique quantique distribuée à l’avenir.
