Filtre quantique : des bits sales à une aléa cristalline express
Le chiffrement moderne ne peut se passer de nombres vraiment aléatoires. Mais une source standard peut être peu fiable, voire délibérément corrompue. Des expérimentateurs ont proposé une solution en construisant un processeur quantique à 98 ions : il agit comme un filtre à haute vitesse, transformant un signal « sale » en une imprévisibilité cristalline. Tout repose sur les découvertes de John Stewart Bell, Alain Aspect et Anton Zeilinger sur l'intrication quantique — cette connexion instantanée entre particules à n'importe quelle distance. Les ions à l'intérieur du processeur s'intriquent, puis sont mesurés dans un ordre aléatoire qui n'est connu que quelques millisecondes avant la mesure. À cause de la vitesse de la lumière, toute intervention depuis une distance supérieure à 4500 km n'aurait pas le temps d'atteindre le processeur dans les 30 millisecondes imparties. Même un superordinateur placé juste à côté de la source serait impuissant à glisser un faux. Ainsi, un flux faible et prévisible acquiert une haute entropie — la mesure de l'imprévisibilité. L'expérience a réalisé pour la première fois cette purification à distance, confirmant qu'on ne peut se fier au hasard que lorsqu'il s'appuie sur les fondements du modèle standard et de ses lois quantiques.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2511.03686
Cryptography depends on truly unpredictable numbers, but physical sources emit biased or correlated bits. Quantum mechanics enables the amplification of imperfect randomness into nearly perfect randomness, but prior demonstrations have required physically co-located, loophole-free Bell tests, constraining the feasibility of remote operation. Here we realize certified randomness amplification across a network by dynamically probing large, entangled quantum states on Quantinuum's 98-qubit Helios trapped-ion quantum processor. Our protocol is secure even if the remote device acts maliciously or is compromised by an intercepting adversary, provided the samples are generated quickly enough to preclude classical simulation of the quantum circuits. We stream quantum gates in real time to the quantum processor, maintain quantum state coherence for $$\approx 0.9$$ seconds, and then reveal the measurement bases to the quantum processor only milliseconds before measurement. This limits the time for classical spoofing to 30 ms and constrains the location of hypothetical adversaries to a $$4{,}500$$ km radius. We achieve a fidelity of 0.586 on random circuits with 64 qubits and 276 two-qubit gates, enabling the amplification of realistic imperfect randomness with a low entropy rate into nearly perfect randomness.
Auparavant, pour renforcer l'aléa, il fallait que la source et le mesureur se trouvent dans le même laboratoire. Ici, cela a été fait pour la première fois à distance, ouvrant la voie à une cryptographie quantique mondiale.