Les scientifiques ont réussi à relier deux cellules de mémoire quantique à une distance de plus de 50 kilomètres, soit près de 40 fois le record précédent.
Cette réalisation rend l'idée d'un Internet quantique ultra-rapide et ultra-sécurisé beaucoup plus plausible.
Le couplage quantique repose sur l'intrication quantique, ou ce qu'Einstein a appelé «l'action effrayante à distance»: lorsque deux particules sont inextricablement liées et dépendent l'une de l'autre, même si elles ne sont pas au même endroit.
La mémoire quantique est l'équivalent quantique de la mémoire de calcul classique – la capacité de stocker des informations quantiques et de les conserver pendant longtemps – et si nous voulons en arriver au stade où les ordinateurs quantiques sont vraiment pratiques et utiles, il est nécessaire de faire fonctionner cette mémoire.
«La principale implication de cette étude est d'étendre la distance d'enchevêtrement dans la fibre [optique] entre la mémoire quantique à l'échelle d'une ville», a déclaré le chef d'équipe Jian-Wei Pan de l'Université des sciences et technologies de Chine.
En ce qui concerne l'intrication des particules photoniques (légères), nous l'avons traité dans le passé dans l'espace vide et sur des fibres optiques à longue distance, mais l'ajout de mémoire quantique rend le processus beaucoup plus difficile. Les chercheurs pensent qu'il serait peut-être préférable d'adopter un type d'approche différent pour cela: enchevêtrer un atome et un photon à des nœuds successifs, où les atomes sont des nœuds et les photons transmettent des messages.
Avec le bon réseau de nœuds, on peut fournir une meilleure base pour l'Internet quantique que l'intrication quantique pure en utilisant uniquement des photons.
Dans cette expérience, deux blocs de mémoire quantique étaient des atomes de rubidium refroidis à un état de basse énergie. Lorsqu'ils sont associés à des photons intriqués, chacun d'eux fait partie du système.
Malheureusement, plus un photon doit voyager loin, plus le risque de perturbation de ce système est élevé, raison pour laquelle ce nouveau record est si impressionnant.
La clé est une technique appelée amplification du résonateur, qui permet de réduire les pertes de couplage photonique lors de l'intrication.
En termes simples, en plaçant des atomes de mémoire quantique dans des anneaux spéciaux, le bruit aléatoire qui peut interférer et détruire la mémoire est réduit.
Les atomes et photons liés, obtenus en amplifiant le résonateur, forment un nœud. Les photons sont ensuite convertis en une fréquence adaptée à la transmission sur les réseaux de télécommunications – dans ce cas, un réseau de télécommunications de la taille d'une ville.
Dans cette expérience, les nœuds des atomes se trouvaient dans le même laboratoire, mais les photons devaient encore se déplacer le long de câbles de plus de 50 km de long. Il y a des problèmes avec la séparation des atomes, mais il y a une preuve de concept.
“Malgré d'énormes progrès, actuellement la distance physique maximale atteinte entre deux nœuds est de 1,3 km, et des problèmes avec des distances plus longues persistent”, expliquent les chercheurs dans leur article publié.
“Notre expérience pourrait être étendue à des nœuds physiquement séparés par des distances égales, qui formeront un segment fonctionnel du réseau quantique atomique, ouvrant la voie à l'intrication atomique à de nombreux nœuds et à des distances beaucoup plus longues.”
C'est là que les choses deviennent vraiment intéressantes. Alors que la mémoire quantique peut être l'équivalent de la mémoire informatique en physique classique, la version quantique devrait être capable de faire beaucoup plus – traiter les informations plus rapidement et résoudre des problèmes qui vont au-delà de nos ordinateurs actuels.
En ce qui concerne le transfert de ces données, la technologie quantique promet d'augmenter la vitesse de transfert et d'assurer la sécurité du transfert de données en utilisant les lois mêmes de la physique – à condition que nous puissions travailler de manière fiable sur de longues distances.
«L'Internet quantique, qui connecte des processeurs quantiques distants, devrait permettre un certain nombre d'applications révolutionnaires telles que l'informatique quantique distribuée», écrivent les chercheurs. “Sa mise en œuvre reposera sur une communication longue distance entre des mémoires quantiques distantes.”
L'étude a été publiée dans la revue Nature.
Sources: Photo: Gerd Altmann / Pixabay
