Des scientifiques de l’Université de Waterloo et de l’Université de Kyushu ont développé la première méthode permettant de créer des copies redondantes et cryptées de qubits – une étape importante vers des services cloud quantiques pratiques et une infrastructure quantique sécurisée.
En mécanique quantique, le théorème de non-clonage dit qu’il est impossible de créer une copie identique d’un état quantique inconnu.
Le Dr Achim Kempf de l’Université de Waterloo et le Dr Koji Yamaguchi de l’Université de Kyushu soulignent que cette règle de base est toujours valable.
Ce qu’ils montrent à la place est une méthode qui produit de nombreuses versions cryptées d’un seul bit quantique, ou qubit.
« Cette percée permettra le stockage quantique dans le cloud, comme une Dropbox quantique, un Google Drive quantique ou un STACKIT quantique, qui stocke en toute sécurité les mêmes informations quantiques sur plusieurs serveurs, sous forme de sauvegarde redondante et cryptée », a déclaré le Dr Kempf.
« Il s’agit d’une étape importante dans la mise en place d’une infrastructure informatique quantique. »
« L’informatique quantique a un énorme potentiel, notamment pour résoudre des problèmes très difficiles, mais elle pose également des défis uniques. »
« L’un des problèmes les plus difficiles auxquels est confrontée l’informatique quantique s’appelle le théorème de non-clonage, qui stipule que les informations quantiques ne peuvent pas être copiées, du moins pas directement. »
« Cela est dû à la manière délicate dont les informations quantiques sont stockées. »
Selon le chercheur, l’information quantique fonctionne un peu comme diviser un mot de passe.
« Si vous possédez la première moitié du mot de passe et qu’un ami possède la seconde moitié, aucun de vous ne peut l’utiliser seul, mais si vous rassemblez vos deux moitiés, vous obtenez le précieux mot de passe », a déclaré le Dr Kempf.
« Dans le même sens, les qubits sont spéciaux car ils peuvent partager des informations d’une manière qui augmente à mesure que vous les combinez. »
« Un seul qubit ne contient pas grand-chose à lui seul, mais lorsque les qubits sont liés entre eux, ils peuvent stocker une énorme quantité d’informations qui n’apparaissent que lorsqu’ils sont connectés. »
« Cette capacité unique à conserver des informations partagées sur plusieurs qubits est appelée intrication quantique. »
« 100 qubits peuvent partager des informations en 2100 façons simultanément. Cela leur permet de partager tellement d’informations enchevêtrées que tous les ordinateurs classiques d’aujourd’hui ne pourraient pas les stocker.
« Malgré tout le potentiel de l’informatique quantique, cependant, le théorème de non-clonage limite la manière dont il peut être appliqué. »
« En effet, contrairement à l’informatique classique, où la copie d’informations – à des fins de partage et de sauvegarde – est un outil très couramment utilisé, il n’existe pas de simple copier-coller dans l’informatique quantique. »
« Nous avons trouvé une solution de contournement au théorème de non-clonage de l’information quantique », a déclaré le Dr Yamaguchi.
« Il s’avère que si nous chiffrons les informations quantiques au fur et à mesure que nous les copions, nous pouvons faire autant de copies que nous le souhaitons. »
« Cette méthode est capable de contourner le théorème de non-clonage car après avoir sélectionné et déchiffré l’une des copies cryptées, la clé de déchiffrement expire automatiquement, c’est-à-dire que la clé de déchiffrement est une clé à usage unique. »
« Mais même une clé unique permet des applications importantes, telles que des services cloud quantiques redondants et cryptés. »
Les travaux de l’équipe paraîtront dans la revue Physical Review Letters.
