Quand la physique quantique vient au secours des zones sinistrées : une révolution silencieuse

Une communication sans faille est-elle possible ?

Vous est-il déjà arrivé d’y penser ? À chaque fois que vous envoyez un e-mail ou un simple SMS, vos informations traversent l’internet ouvert. C’est un peu vertigineux quand on y songe, car cela signifie qu’elles pourraient potentiellement être interceptées, ou pire, se perdre si le réseau flanche. Nous sommes totalement dépendants de ce fameux signal sans fil. Mais imaginons un instant… et si deux, dix, voire mille entités pouvaient rester connectées sans avoir à se soucier de la couverture réseau ou des pirates informatiques ? C’est le défi un peu fou qu’a relevé Alexander DeRieux.

Ce jeune homme, doctorant et « Bradley Fellow » au département de génie électrique et informatique Bradley de Virginia Tech, ne travaille pas seul. Sous la supervision attentive du professeur Walid Saad, il s’est attaqué à ce problème en utilisant ce qu’on appelle l’intrication quantique. Pour faire simple — enfin, aussi simple que le quantique puisse l’être — ils utilisent les propriétés uniques des bits quantiques, ou « qubits », pour transmettre de l’information. Comme l’explique DeRieux avec une certaine poésie : « Quand on regarde au niveau subatomique, les atomes n’existent pas de manière isolée, ils vibrent. Ces vibrations affectent les autres atomes à proximité. » C’est fascinant, non ? L’idée est d’exploiter le tissu même de l’espace physique qui nous entoure.

Des drones pompiers et le projet eQMARL

C’est en s’inspirant de l’actualité, souvent dramatique, que l’équipe de DeRieux a trouvé une application concrète à ses théories. Basés à l’Institute for Advanced Computing à Alexandria, ils ont imaginé des drones combattant des feux de forêt ou intervenant dans d’autres catastrophes où, bien souvent, les signaux sans fil sont coupés ou inexistants. C’est là qu’intervient leur nouveau cadre de travail, baptisé d’un nom un peu complexe : eQMARL (pour entangled quantum multi-agent reinforcement learning).

Les résultats sont là. Ce système a montré une nette amélioration des performances par rapport à l’informatique classique et même par rapport aux bases quantiques non intriquées. Ce travail sérieux a d’ailleurs été publié sur le serveur de préimpression arXiv. DeRieux précise modestement qu’ils ont d’abord développé la technologie avant de penser à son utilisation. En gros, ils ont créé un schéma d’apprentissage qui exploite le fait que si l’on touche à une moitié d’une paire de qubits, l’autre moitié réagit. « Peu importe ce qu’elle fait, » dit-il, « ce qui compte, c’est que le changement se produise. »

L’équipe a fait une démonstration de ses recherches lors de l’inauguration du Academic Building One à Alexandria en février dernier. Bon, il faut rester réaliste : DeRieux a prévenu à l’époque qu’un déploiement réel pour des drones de secours pourrait prendre encore 10 à 15 ans. Mais les choses bougent vite ! Avec les avancées mathématiques et les tests dans le monde réel de ces derniers mois, le futur semble se rapprocher plus vite que prévu.

Comment ça marche concrètement ? (Sans mal de tête)

Alors, comment ces deux qubits intriqués communiquent-ils vraiment ? C’est là que ça devient presque magique. Essentiellement, leur changement d’état peut être mesuré par l’effet correspondant sur le qubit jumeau. Imaginez des photons comme de minuscules balles qui tournent sur elles-mêmes. Pour les « intriquer », il faut tirer un photon très près d’un autre. Ce faisant, on peut encoder de l’information dans l’état des deux photons en modifiant la façon dont la petite balle tourne, les mettant ainsi au pas, synchronisés.

Une fois liés, toute modification sur l’un arrive instantanément à l’autre, peu importe la distance qui les sépare — que ce soit à l’autre bout d’un essaim de drones ou à l’autre bout de la galaxie ! D’ailleurs, tenez-vous bien, cette possibilité a été testée plus tôt cette année sur la Station Spatiale Internationale. Quand les drones « sentent » leur environnement (audio ou vidéo), cette info est encodée sur le qubit. Et comme on peut mettre beaucoup plus d’infos sur un qubit (amplitudes, phases…), communiquer ces changements d’état suffit à transmettre une richesse de données incroyable.

Le professeur Saad souligne à juste titre que cela pourrait redéfinir l’intelligence artificielle. Pensez à un hôpital qui doit partager des dossiers médicaux. L’internet ouvert est un champ de mines niveau sécurité. L’intrication quantique permettrait d’éviter la transmission explicite de ces données sensibles, contournant ainsi les risques de cyberosécurité. C’est une approche de « co-conception » où le quantique et le classique fonctionnent comme un système unique et cohérent.

Conclusion : Vers un futur miniaturisé

L’avenir de cette technologie est lié à la taille des machines. Les ordinateurs quantiques rétrécissent à vue d’œil — passant de la taille d’une pièce entière à celle d’un break, et bientôt peut-être à des versions condensées qui tiendraient sur une serviette de table. À mesure que cette miniaturisation progresse, le champ des possibles explose. Que la « suprématie quantique » arrive la semaine prochaine ou dans dix ans, les fondations posées par DeRieux et Saad sont solides.

Leurs travaux pourraient s’appliquer à tout : de l’apprentissage fédéré à la sécurité des données, en passant par une IA moins gourmande en énergie. Comme le résume parfaitement DeRieux : « Nous avons essentiellement écrit un manuel d’instruction qui dit : ‘Oui, c’est quelque chose que vous pouvez réellement faire avec l’intrication, cela prouve que vous pouvez faire quelque chose d’uniquement quantique que vous ne pouvez pas faire classiquement’. » Une belle promesse pour l’avenir, n’est-ce pas ?

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.