Les scientifiques ont surmonté une limitation fondamentale de l’informatique quantique : l’incapacité de copier directement les informations quantiques. Des chercheurs de l’Université de Waterloo et de l’Université de Kyushu ont démontré la première méthode permettant de créer des sauvegardes redondantes et chiffrées de qubits, ouvrant ainsi la voie à un stockage cloud quantique sécurisé et à une infrastructure quantique robuste.
Le théorème de non-clonage et ses implications
La mécanique quantique interdit traditionnellement la duplication exacte d’un état quantique inconnu – un principe connu sous le nom de théorème de non-clonage. Cela a constitué un obstacle majeur au développement de systèmes quantiques pratiques, car la redondance (essentielle pour la sécurité et la fiabilité des données dans l’informatique classique) semblait impossible. Sans sauvegardes, les informations quantiques sont intrinsèquement fragiles et vulnérables à la perte ou à la corruption.
Fonctionnement de cette avancée : le chiffrement comme solution de contournement
La nouvelle méthode ne viole pas le théorème de non-clonage ; il le contourne. Au lieu d’une copie directe, les chercheurs chiffrent les qubits au fur et à mesure de leur réplication, créant ainsi plusieurs versions chiffrées du même bit quantique. Le Dr Achim Kempf a expliqué la technique en utilisant une analogie avec les mots de passe : « C’est comme partager un mot de passe entre deux personnes ; aucune ne peut l’utiliser seule, mais lorsqu’elle est combinée, elle devient précieuse. »
Les clés à usage unique garantissent la sécurité
Le cryptage repose sur des clés de décryptage à usage unique. Une fois qu’une copie est déchiffrée, la clé expire, empêchant toute duplication non autorisée. Cela garantit que même si la redondance est obtenue, la sécurité sous-jacente des informations quantiques est maintenue. Cette méthode contourne efficacement le théorème de non-clonage sans compromettre l’intégrité des données.
Le chemin vers les services cloud quantiques
Les implications de cette avancée sont significatives. Le Dr Kempf a souligné le potentiel d’une « Dropbox quantique, d’un Google Drive quantique ou d’un STACKIT quantique » : un stockage cloud quantique sécurisé où les informations sont sauvegardées de manière redondante sur plusieurs serveurs. La capacité de stocker et de récupérer des données quantiques de manière fiable est cruciale pour faire évoluer l’informatique quantique au-delà des prototypes expérimentaux. L’intrication quantique, où les qubits peuvent partager des informations de manière exponentielle (100 qubits se partagent de 2100 manières), rend cette fonctionnalité encore plus puissante.
Perspectives d’avenir
Cette recherche, qui sera publiée dans Physical Review Letters, représente une étape cruciale vers la construction d’une infrastructure quantique pratique. La méthode fournit une voie viable autour du théorème de non-clonage, permettant le développement de services cloud quantiques sécurisés et évolutifs qui étaient auparavant considérés comme impossibles.
« 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.”
Ce développement est sur le point d’accélérer les applications concrètes de l’informatique quantique, nous rapprochant ainsi d’un avenir où la technologie quantique pourra résoudre des problèmes auparavant insolubles.
