Les chercheurs ont découvert une méthode pour contourner le « théorème de non-clonage » de longue date en mécanique quantique, permettant ainsi la duplication d’informations quantiques dans des conditions spécifiques. Cette percée, dirigée par Achim Kempf de l’Université de Waterloo, démontre que les qubits – les unités fondamentales de l’informatique quantique – peuvent être clonés, à condition que les informations soient cryptées avec une clé de décryptage à usage unique.
Le théorème du non-clonage et ses limites
Depuis des décennies, le théorème de non-clonage constitue la pierre angulaire de la physique quantique. Établie pour la première fois dans les années 1980, elle stipule qu’un état quantique inconnu ne peut être parfaitement copié. Toute tentative de mesurer et de reproduire l’information détruit intrinsèquement les propriétés quantiques fragiles qui la rendent précieuse. Ce principe sous-tend de nombreux protocoles de chiffrement quantique, garantissant que les données ne peuvent pas être interceptées et dupliquées sans détection.
Cependant, l’équipe de Kempf a trouvé une solution de contournement : chiffrer les informations quantiques avant de les copier. La clé de chiffrement est unique et jetable, ce qui signifie qu’une seule copie claire et non chiffrée du qubit peut exister à un moment donné, préservant ainsi la compatibilité avec l’intention du théorème d’origine.
Comment fonctionne le clonage crypté
La découverte découle d’une enquête sur le Wi-Fi quantique, un concept auparavant considéré comme impossible en raison du théorème de non-clonage. L’équipe a réalisé que les fluctuations aléatoires (bruit) dans le système agissaient comme un mécanisme de cryptage naturel, brouillant le message original tout en permettant un processus de décryptage réversible. En exploitant intentionnellement ce bruit, ils ont conçu un protocole permettant de créer plusieurs copies cryptées.
La méthode a été testée sur un véritable ordinateur quantique IBM Heron, générant avec succès des centaines de clones cryptés de qubits uniques. L’équipe estime qu’elle pourrait en produire plus de 1 000 avant que les taux d’erreur ne deviennent prohibitifs.
Implications pour l’informatique quantique et le stockage
Cette avancée a des implications significatives pour le stockage et l’informatique quantiques dans le cloud. Comme l’explique Kempf, la technique reflète les systèmes de redondance de données traditionnels comme Dropbox, où les fichiers sont répliqués sur plusieurs serveurs pour éviter la perte de données.
“Si vous envoyez un fichier à Dropbox, vos données seront sauvegardées au moins trois fois sur trois ordinateurs différents géographiquement séparés, de sorte que si l’un est touché par un incendie, l’autre par une inondation, il y a de bonnes chances que le troisième survive. On pensait auparavant qu’on ne pouvait pas faire cela avec des informations quantiques, car on ne pouvait pas les cloner. Mais ce que nous avons montré, c’est que vous pouvez le faire.”
Est-ce vraiment du clonage ?
Certains experts, comme Aleks Kissinger de l’Université d’Oxford, affirment qu’il ne s’agit pas d’un véritable clonage mais plutôt d’une redistribution intelligente de l’état quantique. Le processus ne crée pas de copies identiques et indépendantes ; au lieu de cela, il diffuse les informations entre plusieurs parties, une seule étant finalement capable de les récupérer complètement.
Kempf reconnaît la nuance, la qualifiant de « clonage crypté » – un raffinement, et non une violation, du théorème original. L’essentiel à retenir est que même si une duplication parfaite reste impossible, la réplication sécurisée des informations quantiques est désormais manifestement réalisable.
Cette découverte souligne l’évolution de la compréhension de la mécanique quantique et de ses applications pratiques. Même si la méthode ne viole pas les lois fondamentales de la physique, elle élargit les possibilités de construction de systèmes quantiques plus robustes et plus fiables.
