Chicago étend et active le réseau quantique, prenant des mesures vers un Internet quantique sécurisé

Nov 25, 2023

Par Meredith Fore

16 juin 2022

Les scientifiques du Chicago Quantum Exchange (CQE) de la Pritzker School of Molecular Engineering de l'Université de Chicago ont annoncé aujourd'hui que pour la première fois, ils avaient connecté la ville de Chicago et les laboratoires de banlieue à un réseau quantique, doublant presque la longueur de ce qui était déjà l'un des plus longs du pays. Le réseau de Chicago, qui sera bientôt ouvert aux universités et à l'industrie, deviendra l'un des premiers bancs d'essai du pays pour la technologie de sécurité quantique accessible au public.

Le réseau exécute désormais activement des protocoles de sécurité quantique en utilisant la technologie fournie par Toshiba, distribuant des clés quantiques sur un câble optique à une vitesse de plus de 80 000 bits quantiques par seconde entre Chicago et la banlieue ouest. La participation de Toshiba au projet fait du réseau de Chicago une collaboration unique entre le milieu universitaire, le gouvernement et l'industrie.

Les chercheurs utiliseront le réseau de Chicago pour tester de nouveaux dispositifs de communication, des protocoles de sécurité et des algorithmes qui connecteront éventuellement des ordinateurs quantiques distants à travers le pays et le monde. Les travaux représentent la prochaine étape vers un Internet quantique national, qui aura un impact profond sur les communications, l'informatique et la sécurité nationale.

Une nouvelle extension de 35 milles (56 kilomètres) s'appuie sur la boucle quantique déjà longue de 89 milles (144 kilomètres) du Laboratoire national d'Argonne, lancée en 2020. Le réseau total, annoncé aujourd'hui, est désormais composé de six nœuds et de 124 milles ( 200 kilomètres) de fibres optiques transmettant des particules transportant des informations codées quantiques entre le laboratoire national d'Argonne du département américain de l'énergie dans la banlieue de Lemont et deux bâtiments du côté sud de Chicago, l'un sur le campus d'UChicago et l'autre au siège du CQE dans le Quartier de Hyde Park. Il place Chicago au cœur de l'un des plus grands réseaux quantiques du pays et renforce davantage la région en tant que plaque tournante mondiale de premier plan pour la recherche quantique.

« Le réseau quantique de Chicago offre aux chercheurs des opportunités sans précédent pour transmettre des informations quantiques dans un environnement réel et repousser les limites de ce qui est actuellement possible avec les protocoles de sécurité quantique », a déclaré David Awschalom, professeur de la famille Liew en génie moléculaire et physique à la Université de Chicago, directeur du Chicago Quantum Exchange et directeur de Q-NEXT, un centre national de recherche sur les sciences de l'information quantique du Département de l'énergie à Argonne. "Cette extension permet aux scientifiques des universités, de l'industrie et des laboratoires gouvernementaux de collaborer pour faire progresser notre compréhension fondamentale de la communication quantique et développer un Internet quantique sécurisé."

"Bien que ce réseau soit impressionnant par sa portée, il est encore plus important en tant que banc d'essai d'expérimentation sur la façon dont les réseaux quantiques peuvent être utilisés. Nous sommes impatients de travailler avec CQE pour explorer le développement d'architectures de réseaux quantiques qui connectent ensemble des capteurs quantiques et des ordinateurs. de manière nouvelle, passionnante et utile », a déclaré Jay Lowell, scientifique en chef de l'équipe Disruptive Computing and Networks de Boeing.

L'essor des ordinateurs quantiques représente à la fois une énorme opportunité et une menace fondamentale. Une fois opérationnels, on s'attend à ce qu'ils soient capables de résoudre les types de problèmes qui sont presque impossibles pour les ordinateurs ordinaires et donc de casser facilement le cryptage actuel. En avril, les législateurs du Congrès ont présenté la Loi sur la préparation à la cybersécurité quantique, qui donne la priorité au cryptage rapide et à l'épreuve quantique des informations sensibles afin que les mauvais acteurs ne puissent pas voler les données maintenant et les décrypter lorsque des ordinateurs quantiques plus puissants deviendront réalité.

Les scientifiques pensent que les réseaux quantiques peuvent s'appuyer sur les lois de la mécanique quantique pour être rendus pratiquement "inviolables". Les experts du monde entier ont convenu que la mise en œuvre de réseaux de communication quantiques sécurisés est l'une des frontières technologiques les plus importantes du 21e siècle.

Le chiffrement à l'épreuve du piratage peut être effectué à l'aide de la distribution de clés quantiques, qui est la technologie de sécurité quantique qui a été activée sur le réseau quantique de la région de Chicago le 6 juin 2022, en collaboration avec Toshiba. La distribution des clés fait partie intégrante de la plupart des systèmes de sécurité Internet, mais la technologie quantique peut la rendre pratiquement insensible au piratage. Dans la distribution de clés quantiques, les clés numériques secrètes sont distribuées à l'aide de protocoles de sécurité quantiques entre les parties communiquant des données sensibles. Les clés quantiques sont envoyées à travers un réseau de fibres optiques via des particules de lumière, appelées photons, en utilisant les propriétés quantiques des photons pour coder les bits qui composent les clés. Toute tentative d'interception des photons détruit les informations qu'ils détiennent.

Ce type de communication inviolable a des applications partout où une communication sécurisée est particulièrement vitale, y compris dans des secteurs tels que la finance, la défense, le vote et autres.

« Nous sommes ravis de poursuivre notre partenariat avec le Chicago Quantum Exchange alors que les essais commencent sur le réseau », a déclaré Yasushi Kawakura, vice-président des solutions numériques chez Toshiba. "Il est primordial que nous développions une technologie à l'épreuve des quanta pour nous défendre de manière proactive contre les menaces du futur quantique."

—Cette histoire a été publiée pour la première fois par le Chicago Quantum Exchange.

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