Un protocole nouvellement proposé pour renforcer la confidentialité dans les réseaux de capteurs quantiques

Le 15 février 2025 Cet article a été examiné selon le processus éditorial et les politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu : vérifié par des faits, publication examinée par des pairs, source fiable, relu par Ingrid Fadelli, Phys.org Les dispositifs exploitant les effets de la mécanique quantique, largement désignés comme des technologies quantiques, pourraient aider à résoudre certains problèmes du monde réel de manière plus rapide et plus efficace. Ces dernières années, les physiciens et ingénieurs ont introduit diverses technologies quantiques prometteuses, notamment les capteurs quantiques. 

Les réseaux de capteurs quantiques pourraient théoriquement être utilisés pour mesurer des paramètres spécifiques avec une précision remarquable. 

Ces réseaux exploitent un phénomène quantique connu sous le nom d'intrication, qui implique une connexion soutenue entre les particules, leur permettant ainsi de partager instantanément des informations les unes avec les autres, même à distance. Bien que les réseaux de capteurs quantiques (QSNs) puissent avoir diverses applications avantageuses dans le monde réel, leur déploiement efficace dépend également de la capacité à garantir que les informations partagées entre les capteurs restent privées et ne sont pas accessibles à des tiers malveillants. 

Dans un article publié dans Physical Review Letters, des chercheurs de l'Université Sorbonne ont présenté un nouveau protocole qui pourrait aider à renforcer la confidentialité des informations partagées entre les capteurs quantiques en réseau. 

« La détection en réseau représente une voie prometteuse de recherche dans le domaine plus large de la détection quantique », a déclaré Majid Hasani, premier auteur de l'article, à Phys.org. « Face à la présence inévitable de malveillants qui interceptent les canaux quantiques pour obtenir des informations, nous avons cherché à 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 repose sur un outil mathématique établi connu sous le nom de matrice d'information quantique de Fisher (QFIM). 

Cette matrice quantifie essentiellement la précision des estimations de paramètres associées aux dispositifs ou processus de mesure quantiques. 

« La QFIM est une quantité bien connue dans le domaine de la métrologie et de la détection quantique, 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 par Hasani et ses collègues consiste à manipuler la QFIM pour identifier l'état quantique dans un réseau de capteurs quantiques qui maximise la confidentialité. Leur article a également introduit l'idée de quasi-confidentialité (𝜀-confidentialité), qui mesure la proximité d'un état quantique pour assurer une « confidentialité parfaite ». 

Pour illustrer le potentiel de leur protocole, les chercheurs ont donné un exemple de la manière dont il pourrait être appliqué à un réseau de capteurs quantiques. Dans l'exemple qu'ils ont décrit, le réseau de capteurs quantiques estimait spécifiquement la moyenne de paramètres inconnus et l'équipe a montré comment leur protocole pouvait renforcer la confidentialité. 

« La méthode présentée fournit une manière systématique de construire un protocole avec une information extractible réglable provenant du réseau », a déclaré Hasani. « Cette ajustabilité nous permet de contrôler la fuite d'informations et ainsi protéger nos informations des malveillants. » Jusqu'à présent, le nouveau protocole de confidentialité proposé n'a été démontré que théoriquement, 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 d'une détection et de communications quantiques sécurisées. « Notre prochaine étape sera de mettre en œuvre le protocole de manière expérimentale », a ajouté Hasani. « Ce projet en cours avec nos collaborateurs sera essentiel pour le développement de capteurs quantiques réels. » Plus d'informations : Majid Hassani et al, Privacy in Networks of Quantum Sensors, Physical Review Letters (2025). DOI : 10.1103/PhysRevLett.134.030802. Sur arXiv : DOI : 10.48550/arxiv.2408.01711 Informations sur le journal : Physical Review Letters arXiv © 2025 Science X Network