Par le Laboratoire National de Brookhaven

Lors d’une conférence de presse à l’Université de Chicago, le ministère américain de l’énergie (DoE) a dévoilé un rapport qui présente un projet stratégique de développement d’un Internet quantique national, plaçant les États-Unis à l’avant-garde de la course quantique mondiale et inaugurant une nouvelle ère de communications. Ce rapport a servi à l’élaboration de la Loi sur l’Initiative Quantique Nationale, qui a été promulguée par le président Trump en décembre 2018.

Un consensus se développe à travers le monde sur sur la question qu’un système de communication utilisant la mécanique quantique représente l’une des frontières technologiques les plus importantes du 21e siècle. Les scientifiques pensent maintenant que la construction d’un prototype sera à portée de main au cours de la prochaine décennie.

En février de cette année, les laboratoires nationaux du DoE, les universités et l’industrie se sont réunis à New York pour développer la stratégie directrice d’un Internet quantique national, exposant les recherches essentielles à accomplir, décrivant les barrières d’ingénierie et de conception et fixant des objectifs à court terme. «Le ministère de l’Énergie est fier de jouer un rôle déterminant dans le développement de l’internet quantique national», a déclaré le secrétaire américain à l’Énergie, Dan Brouillette. «En construisant cette technologie nouvelle et émergente, les États-Unis poursuivent leur engagement de maintenir et d’étendre ses capacités quantiques.»

Les 17 laboratoires nationaux du DoE serviront de colonne vertébrale au futur Internet quantique qui s’appuiera sur les lois de la mécanique quantique pour contrôler et transmettre les informations d’une manière plus sécurisée que jamais. Actuellement, dans ses premiers stades de développement, l’Internet quantique pourrait devenir un réseau de communication sécurisé et avoir un impact profond dans des domaines critiques pour la science, l’industrie et la sécurité nationale. Des étapes cruciales vers la construction d’un tel Internet sont déjà en cours dans la région de Chicago qui est devenue l’un des principaux centres mondiaux de recherche quantique. En février de cette année, des scientifiques du laboratoire national Argonne du DoE, à Lemont dans l’Illinois, et de l’Université de Chicago ont introduit des photons sur une «boucle quantique» de 52 miles dans la banlieue de Chicago, établissant avec succès l’un des plus longs réseaux quantiques terrestres de la nation. Ce réseau sera bientôt connecté au Fermilab du DoE, à Batavia dans l’Illinois, établissant un banc d’essai à trois nœuds sur 80 kilomètres.

«La combinaison du leadership intellectuel et technologique de l’Université de Chicago, d’Argonne et du Fermilab a donné à Chicago un rôle central dans la compétition mondiale pour le développement des technologies de l’information quantique», a déclaré Robert J. Zimmer, président de l’Université de Chicago. «Ce travail implique de définir et de construire des domaines d’études entièrement nouveaux et, avec eux, de nouvelles frontières pour les applications technologiques qui peuvent améliorer la qualité de vie de nombreuses personnes dans le monde et soutenir la compétitivité à long terme de notre ville, de notre État et de notre nation.»

«Argonne, Fermilab et l’Université de Chicago collaborent depuis longtemps pour accélérer la technologie qui favorise la prospérité et la sécurité des États-Unis», a déclaré Paul Kearns, directeur d’Argonne. «Nous perpétuons cette tradition en relevant les défis inhérents à l’établissement d’un Internet quantique national en élargissant notre collaboration dans le but d’exploiter la vaste capacité des scientifiques et des ingénieurs américains à travers le pays.»

«Dans les décennies à venir, quand nous regarderons en arrière aux débuts de l’internet quantique, nous pourrons dire que les points de connexion originaux se trouvaient ici à Chicago, au Fermilab, à Argonne et à l’Université de Chicago», a déclaré Nigel Lockyer, directeur. du Fermilab. «En tant que partie intégrante d’un écosystème scientifique existant, les laboratoires nationaux du DoE sont les mieux placés pour faciliter cette intégration.»

Un éventail de compétences uniques

L’une des caractéristiques des transmissions quantiques est qu’elles sont extrêmement difficiles à épier lorsque les informations passent d’un point à l’autre. Les scientifiques prévoient d’utiliser cette caractéristique pour créer des réseaux virtuellement inattaquables. Les premiers utilisateurs pourraient inclure les industries telles que les services bancaires et de santé, par l’utilisation d’applications de sécurité nationale et de communications aériennes. À terme, l’utilisation de la technologie de réseau quantique dans les téléphones portables pourrait avoir de vastes répercussions sur la vie des individus à travers le monde.

Les scientifiques explorent également la façon dont l’Internet quantique pourrait accélérer l’échange de grandes quantités de données. Si les composants peuvent être combinés et gradués, la société pourrait bien se retrouver à l’approche d’une percée dans la communication de données, selon le rapport.

Enfin, la création de réseaux de capteurs quantiques ultra-sensibles pourrait permettre aux ingénieurs de mieux contrôler et de prédire les tremblements de terre ― un vieil objectif insaisissable ― ou de rechercher des gisements souterrains de pétrole, de gaz ou de minérais. De tels capteurs pourraient également être appliqués aux domaines de santé et d’imagerie.

Un effort multi-laboratoires et multi-institutions

La création d’un prototype complet d’un Internet quantique nécessitera une coordination intense entre les agences fédérales américaines ― y compris le DoE, la Foundation Scientifique Nationale, le ministère de la Défense, l’Institut National des Normes et de la Technologie, l’Agence Nationale de Sécurité et la NASA ― ainsi que les Laboratoires nationaux, les institutions académiques et l’industrie.

Le rapport présente des objectifs de recherche cruciaux, notamment la construction puis l’intégration de dispositifs de réseau quantique, la perpétuation et le routage des informations quantiques et la correction des erreurs. Ensuite, il y a quatre étapes clés à franchir pour mettre en place le réseau national : 1) vérifier les protocoles quantiques sécurisés sur les réseaux de fibre existants, 2) envoyer des informations intriquées vers des campus ou des villes, 3) étendre les réseaux entre les villes et enfin 4) les étendre entre les États en utilisant des «répéteurs» quantiques afin d’amplifier les signaux.

«La base des réseaux quantiques repose sur notre capacité à précisément synthétiser et manipuler la matière à l’échelle atomique, y compris à contrôler des photons uniques», a déclaré David Awschalom, professeur de la famille Liew en génie moléculaire à la Faculté Pritzker de Génie Moléculaire de l’Université de Chicago, scientifique en chef du laboratoire national d’Argonne et directeur d’Échange Quantique de Chicago. «Nos laboratoires nationaux abritent des installations de classe mondiale pour imager des matériaux en résolution subatomique avec des supercalculateurs de pointe pour modéliser leur comportement. Ces ressources puissantes sont essentielles pour accélérer les progrès de la science et de l’ingénierie de l’information quantique, et pour diriger ce domaine en évolution rapide en collaboration avec des partenaires universitaires et corporatifs.»

«En plus de notre collaboration avec l’Université de Chicago, le Fermilab travaille avec Argonne, Caltech, l’Université du Nord-Ouest et des startups technologiques dans le but de développer l’architecture et de graduellement déployer et connecter des nodules de communication quantique à travers la ville de Chicago. D’ici peu, avec ce second groupe de collaborateurs, nous serons en mesure de téléporter des données sur un réseau métropolitain», a déclaré Panagiotis Spentzouris, responsable des programmes quantiques au Fermilab. «Ce plan directeur est important pour nous permettre d’implémenter ce modèle à l’échelle nationale.»

Références:

«De l’enchevêtrement longue distance à la création d’un Internet quantique national : rapport de l’Atelier du Projet d’Internet Quantique du DoE» par Brookhaven National Lab.

DoI: 10.2172 / 1638794

H.R.6227 – Loi sur l’Initiative Nationale Quantique

D’autres laboratoires nationaux font également progresser les réseaux quantiques et technologies associées. Par exemple, l’Université de Stony Brook et le Laboratoire National de Brookhaven, en collaboration avec le réseau des sciences de l’énergie du DoE dont le siège se situe au Laboratoire National Lawrence Berkeley, ont établi un test de performance d’un réseau quantique de 120 kilomètres et se développent activement dans l’État de New York, à Oak Ridge et dans les Laboratoires nationaux de Los Alamos. D’autres groupes de recherche se concentrent sur le développement d’un système de cryptographie quantique à sécurisation maximale de données.

Le Laboratoire National d’Argonne cherche des solutions aux problèmes technologiques et scientifiques nationaux urgents. Premier laboratoire national du pays, Argonne mène des recherches fondamentales de pointe en science appliquée dans pratiquement toutes les disciplines. Les chercheurs d’Argonne travaillent en étroite collaboration avec des chercheurs de centaines d’entreprises, d’universités et d’agences fédérales, d’État et municipales pour les aider à résoudre leurs problèmes spécifiques, à faire progresser le leadership scientifique américain et à préparer la nation à un avenir meilleur. Disposant d’employés dans plus de 60 pays, Argonne est géré par UChicago Argonne, LLC pour le Bureau des Science du ministère américain de l’Énergie.

Le Bureau des Science du ministère américain de l’Énergie est le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’emploie à relever certains des défis les plus urgents de notre époque.

Traduit de l’anglais par BibiCabaya (06 août 2020).

Source : SciTechDaily https://scitechdaily.com/u-s-department-of-energy-unveils-blueprint-for-quantum-internet/, publié le 01 août 2020.

Partagé par I-UV https://i-uv.com/

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