S'il est jamais possible de créer un “ Internet quantique '' ultra-sécurisé et ultra-rapide, alors les photons intriqués quantiques sont absolument essentiels pour cela – et les scientifiques viennent de trouver un nouveau moyen très utile de les générer.
L'intrication quantique est un phénomène où deux particules (comme les photons) sont liées l'une à l'autre, quelle que soit la distance physique qui les sépare. Si quelque chose arrive à l'une des particules, quelque chose doit arriver à l'autre.
Bien que les physiciens ne comprennent toujours pas exactement comment l'intrication se produit, ce phénomène ouvre la possibilité d'une communication à longue distance avec la puissance quantique – où les déplacements de particules en un seul endroit entraînent des déplacements de particules enchevêtrées sur d'énormes distances.
Cette étude particulière suggère que les photons intriqués quantiques sont utilisés comme distribution de clé quantique (QKD), une sorte d'Internet quantique de bas niveau, où les données classiques sous forme de uns et de zéros acquièrent une couche supplémentaire de confidentialité et de sécurité grâce à la physique quantique.
Jusqu'à présent, les photons intriqués utilisés pour ces méthodes de cryptage étaient limités à la gamme de longueurs d'onde du proche infrarouge de 700 à 1550 nm, ce qui les rend vulnérables aux interférences des gaz absorbant la lumière et du rayonnement solaire.
En d'autres termes, la connexion de données ne fonctionne que la nuit: ce n'est pas idéal pour ce qui est censé être l'infrastructure Internet de nouvelle génération.
De nouvelles recherches montrent comment générer et détecter des photons intriqués à une longueur d'onde plus longue de 2,1 micromètres, qui est protégée contre de telles interférences. Le résultat final est un canal de communication beaucoup plus fiable et stable.
«Nous avons démontré que des paires de photons enchevêtrés par polarisation peuvent être générées, contrôlées et détectées en utilisant notre approche», écrivent les chercheurs dans leur article publié.
“Ce travail fournit une nouvelle plate-forme pour l'optique quantique et ouvre la voie à des applications technologiques pour la détection quantique et les communications sécurisées quantiques à longue portée dans ce mode de longueur d'onde.”
Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé un cristal de niobate de lithium non linéaire: des paires de photons intriqués ont été créées à l'aide d'impulsions ultra-courtes de lumière provenant d'un laser dirigé vers le cristal.
L'Internet quantique, si nous pouvons trouver comment le créer, promet d'être plusieurs fois plus puissant, plus sécurisé et plus privé que tout ce que nous avons aujourd'hui. Par exemple, toute tentative de piratage interromprait instantanément la connexion correspondante – un bon filet de sécurité.
Nous sommes encore loin de réaliser ce rêve – à distance, dans la stabilité, dans la praticité – mais des innovations comme celles-ci nous rapprochent progressivement et transforment l'informatique quantique d'hypothèse en réalité.
«La prochaine étape importante consistera à miniaturiser ce système en le convertissant en dispositifs photoniques intégrés, le rendant approprié pour la production de masse et pour une utilisation dans d'autres scénarios appliqués», explique le physicien quantique Michael Kues de l'Université de Hanovre. Leibniz en Allemagne.
L'étude a été publiée dans la revue Science Advances.
