L'équipe de l'Académie chinoise des sciences Guo Guangcan, composée de chercheurs tels que Han Zhengfu, Chen Wei, Yin Zhenqiang et Wang Shuang, en collaboration avec des partenaires, a combiné les principes fondamentaux de la mécanique quantique avec les contraintes spatio-temporelles relativistes pour réaliser une localisation quantique sécurisée à sécurité prouvable, capable de vérifier de manière fiable la position d'une cible, offrant ainsi une nouvelle voie technique pour garantir la sécurité des informations de localisation dans les systèmes d'information modernes. Les résultats de ces recherches ont été publiés en ligne récemment dans la revue académique internationale « Nature Physics ».
L'information de localisation est l'un des éléments fondamentaux qui soutiennent l'activité humaine. La vérification fiable de la position réelle d'une cible permet au système de localisation non seulement de déterminer où se trouve la cible, mais aussi de juger si sa position est authentique et digne de confiance, conférant ainsi à l'information de localisation de nouvelles fonctions telles que l'authentification d'identité et les titres de sécurité, ce qui peut fournir des garanties de sécurité pour des scénarios importants tels que les transactions commerciales, les secours d'urgence et la sécurité publique.
Cependant, dans le cadre des technologies classiques, un attaquant peut falsifier sa propre position en copiant, en transmettant des informations de vérification classiques et en répondant de manière coordonnée. L'information quantique, quant à elle, obéit aux principes de la physique quantique tels que l'impossibilité de clonage, et combinée aux contraintes spatio-temporelles relativistes, permet de réaliser une vérification de position dotée d'une sécurité informationnelle. Toutefois, ce schéma impose des exigences extrêmement strictes en matière de pertes de transmission, de taux d'erreur du système et de latence de réponse, et n'avait longtemps pas pu être validé expérimentalement.
Source de l'image : Université des sciences et technologies de Chine
L'équipe de recherche a développé un protocole théorique de localisation quantique sécurisée adapté aux conditions expérimentales réelles, et a réalisé pour la première fois sur cette base une validation expérimentale complète. L'équipe a d'abord conçu un protocole de sécurité basé sur des états faiblement cohérents, améliorant significativement la tolérance aux pertes du système réel. Face au problème des erreurs dans la préparation des états quantiques, l'équipe a en outre conçu un schéma de préparation d'états quantiques Sagnac basé sur un séparateur en anneau micro-assemblé, réduisant le taux d'erreur de bit quantique à 0,27 %.
D'autre part, en raison des contraintes spatio-temporelles relativistes, la latence de réponse du système est directement liée à la précision de la localisation quantique sécurisée. À cette fin, l'équipe a développé des technologies clés telles que le codage d'intensité multi-longueurs d'onde, la transmission à faible latence par fibre optique à cœur creux et le traitement à haute vitesse de fonctions logiques aléatoires, comprimant la latence globale du système à l'ordre de la centaine de nanosecondes, atteignant une précision de localisation inférieure à 75 mètres, soit l'échelle spatiale d'un bâtiment individuel. Les résultats expérimentaux valident la faisabilité de la localisation quantique sécurisée dans des conditions réelles et démontrent son potentiel de performance pour des applications pratiques.
Les chercheurs indiquent que ce résultat élargit le rôle de l'information de localisation dans les systèmes modernes de sécurité de l'information et ouvre de nouvelles directions techniques pour le développement de mécanismes de sécurité et de modes de traitement de l'information nouveaux fondés sur la localisation.