Les appareils qui tirent parti des effets de mécanique quantique, largement appelés technologies quantiques, pourraient aider à résoudre certains problèmes réels plus rapidement et plus efficacement. Ces dernières années, les physiciens et les ingénieurs ont introduit diverses technologies quantiques prometteuses, y compris des capteurs quantiques dits.
Les réseaux de capteurs quantiques pourraient théoriquement être utilisés pour mesurer des paramètres spécifiques avec une précision remarquable. Ces réseaux exploitent un phénomène quantique appelé enchevêtrement, ce qui implique un lien soutenu entre les particules, ce qui leur permet de partager instantanément des informations entre eux, même à distance.
Bien que les réseaux de capteurs quantiques (QSN) puissent avoir diverses applications avantageuses du monde réel, leur déploiement efficace repose également sur la possibilité de s’assurer que les informations partagées entre les capteurs restent privées et ne sont pas accessibles à des tiers malveillants.
Dans un papier publié dans Lettres d’examen physiqueles chercheurs de l’Université de Sorbonne introduisent un nouveau protocole qui pourrait aider à améliorer la confidentialité des informations partagées entre les capteurs quantiques en réseau.
« La détection en réseau représente une avenue prometteuse de recherche dans le domaine plus large de la détection quantique », a déclaré Majid Hasani, premier auteur du journal, à Phys.org. « Compte tenu de la présence inévitable d’adversaires malveillants qui interceptent les canaux quantiques pour obtenir des informations, nous avons décidé de concevoir un protocole privé dans lequel on peut estimer des paramètres inconnus sans aucune fuite d’informations. »
Le nouveau protocole conçu par Hasani et ses collègues s’appuie sur un outil mathématique établi connu sous le nom de Matrix d’information Fisher Quantum (QFIM). Cette matrice quantifie essentiellement la précision des estimations des paramètres associées aux dispositifs ou processus de mesure quantique.
« Le QFIM est une quantité bien connue dans le domaine de la métrologie et de la détection quantiques, ce qui quantifie la quantité maximale d’informations extractibles sur les paramètres connus sur toutes les mesures possibles et définit une limite inférieure sur la précision de l’estimation », a expliqué Hasani.
« Les propriétés mathématiques de cette matrice, telles que la relation de continuité entre ses entrées, nous ont permis de construire un protocole privé. »
Essentiellement, le protocole proposé de Hasani et ses collègues implique de manipuler le QFIM pour identifier l’état quantique dans un réseau de capteurs quantiques qui maximise la confidentialité. Leur article a également introduit l’idée de quasiprivacy (𝜀-privacy), qui est une mesure de la proximité d’un état quantique pour assurer une «confidentialité parfaite».
Pour illustrer le potentiel de leur protocole, les chercheurs ont fourni un exemple de la façon dont il pourrait être appliqué à un réseau de capteurs quantiques. Dans l’exemple qu’ils ont décrit, le réseau de capteurs quantiques a spécifiquement estimé la moyenne des paramètres inconnus et l’équipe a montré comment leur protocole pourrait stimuler l’intimité.
« La méthode présentée fournit un moyen systématique de construire un protocole avec des informations extractibles accordables du réseau », a déclaré Hasani. « Cette tunabiliité nous permet de contrôler la fuite d’informations et de protéger ainsi nos informations contre les adversaires malveillants. »
Jusqu’à présent, le protocole de confidentialité nouvellement proposé n’a été que théoriquement démontré, mais Hasani et ses collègues espèrent bientôt le mettre en œuvre et le tester dans un cadre expérimental. À l’avenir, leurs efforts pourraient contribuer à la réalisation de la détection quantique sécurisée et des communications.
« Notre prochaine étape sera de mettre en œuvre le protocole expérimentalement », a ajouté Hasani. « Ce projet en cours avec nos collaborateurs sera crucial pour le développement de capteurs quantiques réels. »
Plus d’informations:
Majid Hassani et al, Confidentialité dans les réseaux de capteurs quantiques, Lettres d’examen physique (2025). Doi: 10.1103 / PhysRevLett.134.030802. Sur arxiv: Doi: 10.48550 / arxiv.2408.01711
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