Atténuer la décohérence des systèmes quantiques
Du calcul au traitement de l’information, en passant par la détection et les communications, les systèmes quantiques progressent rapidement. Mais si l’avenir sera peut-être quantique, ces systèmes sont loin d’être parfaits. «Tous les systèmes quantiques sont affectés par une décohérence quantique omniprésente, qui se manifeste sous forme d’inversion de bit, d’inversion de phase ou les deux», explique Lajos Hanzo(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), expert en information et en télécommunications quantiques. Explicitement, la décohérence quantique se produit lorsque le milieu environnant contamine des états quantiques purs. Comme ces erreurs de qubit affectent gravement les performances d’un système quantique, il est essentiel de les corriger, et c’est exactement ce que le projet QuantCom, financé par l’UE, se propose de faire. «Notre objectif est de concevoir de puissants codes de correction d’erreurs quantiques capables d’atténuer les événements d’inversion de bits et de phases induits par la décohérence dans n’importe quel système quantique», ajoute Lajos Hanzo, qui est le chercheur principal du projet. Le projet soutenu par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) entendait également développer des solutions sophistiquées de distribution quantique de clés (DQC) pour les communications de haute sécurité et à étudier la faisabilité de l’internet quantique mondial.
Un raccourci pour remédier à la décohérence
Toute recherche révolutionnaire s’accompagne de défis, et le projet QuantCom ne fait pas exception à la règle. Par exemple, si la décohérence ne peut être surmontée qu’au prix de longs mots de code, les ordinateurs quantiques ne sont pas en mesure, à l’heure actuelle, de gérer autant de qubits. «Nous avons pu contourner ce problème en concevant des codes courts à taux adaptatif qui requièrent à la fois un nombre limité de qubits et une mémoire limitée», explique Lajos Hanzo. Le projet, coordonné par l’université de Southampton(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a également conçu de nouvelles dispositions de DQC quasi-optimales et des dispositions de communications directes quantiques sécurisées (QSDC) basées sur la mémoire à photon unique, ainsi que de nouvelles communications quantiques intelligentes assistées par une surface réfléchissante et des réseaux intégrés espace-air-sol quasi-optimaux.
Ouvrir la voie à un futur quantique
Les résultats des recherches du projet ont été publiés dans de nombreux articles de journaux et présentés lors de diverses conférences et manifestations scientifiques. Lajos Hanzo met actuellement la dernière main à une monographie de recherche sur les codes de correction d’erreurs quantiques. Le projet a également formé une équipe de post-doctorants et de doctorants qui font déjà leurs preuves au Canada, en Chine, en Inde, au Japon, au Royaume-Uni, aux États-Unis et au Viêt Nam. «Notre recherche et les scientifiques affiliés agissent comme un catalyseur pour la recherche future sur les communications quantiques, une recherche qui, je pense, fera de la décohérence quantique une chose du passé et ouvrira la voie à un futur quantique», conclut Lajos Hanzo. Lajos Hanzo se penche actuellement sur les moyens d’améliorer les performances de la couche réseau en utilisant des techniques sophistiquées de relais dans le domaine quantique, basées sur la confiance et l’intrication.
