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RÉSUMÉ
Notre capacité depuis plus de 20 ans à manipuler des particules individuelles a permis une nouvelle révolution quantique, qualifiée de « seconde révolution quantique ». Cette évolution exploite les effets quantiques pour l’ingénierie, avec trois classes d’applications : calcul, capteurs et communications quantiques.
Cet article explore les principes des communications quantiques (cryptographie QKD, réseaux d’information quantique ou « Internet quantique »), l’intérêt des satellites pour étendre leur portée, les défis, les initiatives européennes et les perspectives.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Patrick GÉLARD : Expert sénior en télécommunication par satellite
-
Laurent DE FORGES DE PARNY : Ingénieur système télécom quantique - Thales Alenia Space (Toulouse, France)
INTRODUCTION
Les technologies quantiques connaissent aujourd’hui un essor remarquable, porté par la maîtrise des états quantiques individuels (superposition, intrication, non-clonage). Cette « seconde révolution quantique » ouvre la voie à des applications en communications, calcul et métrologie.
Les communications quantiques sécurisent les échanges au-delà des cryptographies classiques (RSA, AES) et forment le socle du futur Internet quantique. Les réseaux terrestres ont démontré la distribution quantique de clés (QKD), mais leur portée est limitée par les pertes dans les fibres optiques et l’impossibilité d’amplifier les états quantiques (théorème de non-clonage). Des répéteurs quantiques restent limités à ∼ 50 % d’efficacité.
Les satellites, via des canaux optiques en espace libre, étendent la portée à l’échelle continentale et intercontinentale. Cette approche, illustrée par des missions pionnières (cf. § 4.2), constitue une brique essentielle pour des architectures globales. Cet article présente les concepts fondamentaux, les architectures et les défis pour des réseaux hybrides satellite/sol, du QKD à court terme aux réseaux d’information quantique avancés.
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MOTS-CLÉS
communications cryptographie satellites quantique QKD réseau d'information quantique internet quantique
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- Version archivée 1 de nov. 2009 par David ROS
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9. Glossaire
Backbone
Réseau fédérateur utilisé pour interconnecter des sous-réseaux. Il est généralement chargé du trafic réseau longue distance et dispose de canaux à haute capacité permettant des débits de transmission élevés. Dans les réseaux quantiques, les applications d’un réseau fédérateur quantique sont similaires. Un réseau fédérateur quantique est utilisé pour interconnecter plusieurs sous-réseaux quantiques et dispose de nœuds d’entrée et de sortie correspondants pour l’interfaçage.
Mesure de Bell
La mesure de Bell (ou « Bell State Measurement (BSM) » en anglais) est une opération de mesure projective qui projette un système de deux qubits sur l’un des quatre états de la base de Bell, permettant d’identifier l’état intriqué. Elle est réalisée via un dispositif appelé analyseur d’états de Bell (Bell State Analyzer (BSA)), qui est crucial pour des applications comme la téléportation quantique, l’échange d’intrication.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - YIN (J.), LI (Y.H.), LIAO (S.K.) et al - Entanglement-based secure quantum cryptography over 1,120 kilometres. - Nature, vol. 582, pp. 501-505 (2020).
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(2) - EKERT (A.) et al, HOSGOOD (T.), KAY (A.) - Introduction to quantum information science (2025). - PDF disponible en ligne https://qubit.guide/qubit_guide.pdf
-
(3) - ASPECT (A.) - La seconde révolution quantique conduira à des applications inédites. - Article La Recherche (2022).
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(4) - CEA - Révolutions quantiques. - Dans Clefs. Les voix de la recherche, n° 66 (2018). PDF disponible en ligne https://www.cea.fr/multimedia/Documents/publications/clefs-cea/CLEFS66-FR-FINAL.pdf
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(5) - TERHAL (B.M.) - Is entanglement monogamous ? - Dans BM Journal of Research and Development, vol. 48, n° 1, pp. 71-78 (2004). PDF disponible en ligne https://arxiv.org/abs/quant-ph/0307120
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