Photonique Silicium pour le developpement d'applications quantiques basées sur l'intrication de grande dimension dans le domaine fre´quentiel – SPHIFA

L'information est aujourd'hui l'une des principales ressources dans le monde. Comme le souligne la crise actuelle de Covid19, notre société repose sur un besoin toujours croissant de traiter et de communiquer des données, avec des répercussions importantes sur la politique, les soins de santé, l'innovation, la vie des individus et l'économie. Grâce à l'amélioration des méthodes de chiffrement à clé publique, les particuliers, les banques, les gouvernements et les industries dont l’activité est stratégique ont atteint un niveau élevé de dépendance à l'égard de la transmission d'informations sensibles par Internet. L'amélioration de la sécurité dans la communication de l’information reste un problème majeur pour toute une variété de cas d’usage, pour lesquels les méthodes de chiffrement à clé secrète sont sûres et peuvent être mises en œuvre via des solutions quantiques.
À cet égard, le domaine de la photonique quantique vise à exploiter les états quantiques de la lumière pour réaliser des tâches de communication et de calcul qui ne sont pas réalisables classiquement. Par exemple, la distribution quantique de clés permet d'établir des clés secrètes entre des parties distantes avec une sécurité inconditionnelle. Aujourd’hui, l'une des principales voies d'action réside dans la mise en œuvre de systèmes quantiques pour des applications et des cas d’usage réels, ayant des impacts sociétaux et économiques élevés.
Dans ce cadre, l'utilisation d'états intriqués à haute dimension a récemment pris son envol en raison de la densification de la quantité d’information qu’ils permettent de coder sur des paires de photons, répondant ainsi au défi actuel de la communication quantique par fibre optique en termes de capacité de données, de robustesse, ainsi que de véritables preuves de sécurité. D'autre part, la photonique quantique intégrée a désormais atteint un niveau de maturité permettant le développement de solutions concrètes, compactes, flexibles et déployables à grande échelle, pour le traitement et la communication de l’information quantique.
Ainsi, le consortium SPHIFA vise à être l’un des principaux contributeurs à cet effort, au travers de la conception et de la réalisation de systèmes quantiques photoniques de nouvelle génération permettant de créer, de manipuler et de détecter des états quantiques photoniques à haute dimension – qudits et clusters - codés dans le domaine des fréquences. SPHIFA abordera ce sujet en plein essor en mariant l'optique quantique et l'optique intégrée pour la mise au point de démonstrateurs de communication quantique multimode pleinement exploitables, autonomes et flexibles. L'ambition est de répondre à la quête visant les réalisations hors laboratoire en proposant des concepts et des choix technologiques nouveaux et stratégiques.
Cette ambition s’inscrit dans la construction des futurs réseaux quantiques fonctionnels en renforçant les technologies et les protocoles de communication quantique. Les résultats démontrés dans ce projet devraient donc avoir un impact majeur au niveau international.
Sur le plan stratégique, SPHIFA vise à promouvoir un programme de recherche collaboratif dans le domaine des communications quantiques, basé sur la complémentarité des partenaires, afin de permettre à la France d'être hautement compétitive au niveau international et d'occuper une position de leader en Europe, tant pour la technologie que pour les systèmes de communication quantique orientés vers les applications. Les retombées de ce projet seront à la fois scientifiques et sociétales, notamment en termes d'amélioration de la sécurité des échanges de données.