Grâce à Internet, une mine d’informations est à portée de main, même si le revers de la médaille est que les données sensibles sont souvent vulnérables. Le chiffrement quantique peut rendre cela littéralement impossible et, dans une nouvelle démonstration de cette technologie, des scientifiques ont maintenant utilisé le satellite chinois Micius pour envoyer des données cryptées entre la Chine et l’Autriche. L’expérience nous rapproche un peu plus d’un Internet quantique mondial…

Micius a été lancé en août 2016 pour expérimenter les communications quantiques et le chiffrement. Les satellites de communication conventionnels transmettent des informations par radio ou par micro-ondes, mais Micius utilise des photons quantiques intriqués/ enchevêtrés pour « téléporter » efficacement ses informations. Les deux photons sont inextricablement liés, ce qui signifie que si un utilisateur connaît l’état d’une particule, il peut déduire l’état de l’autre, aussi éloignée soit-elle. L’année dernière, Micius a battu le record de distance d’intrication quantique, envoyant un message sur une distance de 1 200 km.

En plus d’être quasi instantanées, les communications quantiques sont extrêmement sécurisées. Elles fonctionnent de la même manière que la célèbre expérience de pensée de Schrödinger, impliquant un chat dans une superposition quantique, le matou étant à la fois vivant et mort. Ce n’est que lorsqu’un observateur jette un coup d’œil sur le chat dans la boîte que la superposition s’effondre dans un état ou dans l’autre.

Dans la distribution de clé quantique (QKD pour quantum key distribution), un message est envoyé sous forme de photons individuels qui sont dans des états de superposition quantique. En termes de données, ces photons représentent à la fois des uns et des zéros en même temps. Le message est codé et décodé à travers des dispositifs à chaque extrémité, qui “effondrent” chaque photon entrant dans l’état requis, 1 ou 0. Si une personne non autorisée tente d’intercepter le message en cours de route, le fait même de l’observer entraînera la superposition de chaque photon dans un état aléatoire, brouillant le message pour le pirate et alertant le destinataire de la violation.

Les scientifiques ont maintenant utilisé Micius pour transmettre des données chiffrées avec distribution de clé quantique entre l’Autriche et la Chine, sur une distance record de 7.600 km. Le satellite établit d’abord une clé sécurisée entre lui-même et une station au sol, puis une autre avec une autre station, et relaie l’information entre les deux. Dans ce test, les messages étaient des images avec des tailles de fichier d’environ 5 Ko, en utilisant des clés quantiques sécurisées de 80 kbit.

Les images des scientifiques Erwin Schrödinger et du philosophe chinois du 5e siècle Micius (le nom donné au satellite chinois) ont été transmises et chiffrées à travers le réseau de communication quantique. Le portrait de Micius, a été envoyé de Pékin à Vienne et la réponse fut l’image d’Erwin Schrödinger.

(University of Science and Technology of China)

Pour aller un peu plus loin dans la démonstration, les scientifiques ont ensuite organisé une conférence vidéo entre les Académies des Sciences de Chine et d’Autriche. Environ 2 Go de données ont été transmis au cours de l’appel de 75 minutes, comprenant une clé quantique de 560 kbit. La conférence a également été cryptée à l’aide de la norme AES-128 Advanced Encryption Standard, qui actualisait les clés d’amorçage de 128 bits une fois par seconde.

Ces expériences sont de bon augure pour le déploiement de réseaux de communication quantique à l’échelle mondiale. Des réseaux quantiques au sol sont déjà utilisés dans certaines régions comme la Chine, avec des fibres capables de transmettre des données sur une distance d’environ 100 km. Avec des satellites quantiques comme Micius, un Internet quantique mondial qui est impénétrablement sécurisé et rapide comme l’éclair pourrait bientôt voir le jour.

L’étude publiée dans Physical Review Letters : Satellite-Relayed Intercontinental Quantum Network.