2024-04-18 04:43:47
Pour contourner le problème, les chercheurs en informatique quantique ont trouvé des moyens de stabiliser de grandes longueurs de fibres optiques ou ont utilisé des satellites pour préserver les signaux dans le quasi-vide de l’espace.
Pourtant, un réseau quantique ne se résume pas à une simple transmission. Les scientifiques ont eu du mal à atteindre leur objectif longtemps recherché de développer un système d’unités interconnectées ou de « répéteurs » capables également de stocker et de récupérer des informations quantiques, un peu comme le font les ordinateurs classiques, afin d’étendre la portée du réseau.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs a créé un système de nœuds de traitement atomique pouvant contenir les états critiques créés par un point quantique à des longueurs d’onde compatibles avec l’infrastructure de télécommunications existante.
Cela nécessite deux dispositifs : un pour produire et potentiellement enchevêtrer les photons, et un autre composant de « mémoire » qui peut stocker et récupérer les états quantiques très importants au sein de ces photons à la demande sans les perturber.
“L’interfaçage de deux appareils clés est une étape cruciale dans la mise en réseau quantique, et nous sommes vraiment ravis d’être la première équipe à avoir pu le démontrer”, déclare Sarah Thomas, physicienne en optique quantique et auteure principale de l’Imperial College de Londres. (ICL).
Fabriqué en partie en Allemagne et assemblé à l’ICL, le système nouvellement proposé place un point quantique semi-conducteur capable d’émettre un seul photon à la fois dans un nuage d’atomes de rubidium chauds, servant de mémoire quantique. Un laser allume et éteint le composant de mémoire, permettant ainsi aux états des photons d’être stockés et libérés du nuage de rubidium à la demande.
Les distances sur lesquelles ce système particulier pourrait transmettre des mémoires quantiques n’ont pas été testées. Il s’agit simplement d’un prototype de validation de principe dans un laboratoire en sous-sol, basé sur des photons qui ne sont même pas intriqués. Mais cet exploit pourrait jeter une base solide pour l’Internet quantique, mieux que de s’appuyer uniquement sur des photons intriqués.
“Cette première démonstration du rappel à la demande de la lumière des points quantiques à partir d’une mémoire atomique est la première étape cruciale vers des interfaces hybrides lumière-matière quantique pour des réseaux quantiques évolutifs”, écrit l’équipe dans son article publié.
Les chercheurs en informatique quantique tentent depuis un certain temps de relier les sources de lumière photonique et les nœuds de traitement qui stockent les données quantiques, sans grand succès.
“Cela nous inclut, ayant déjà tenté cette expérience à deux reprises avec différents dispositifs de mémoire et de points quantiques, remontant à plus de cinq ans, ce qui montre à quel point c’est difficile à réaliser”, explique Patrick Ledingham, co-auteur de l’étude et physicien quantique expérimental de l’Université de Southampton au Royaume-Uni.
Une partie du problème résidait dans le fait que les points quantiques émetteurs de photons et les nœuds de « mémoire » atomiques utilisés jusqu’à présent étaient réglés sur des longueurs d’onde différentes ; leurs bandes passantes incompatibles les unes avec les autres.
En 2020, une équipe chinoise a tenté de refroidir les atomes de rubidium pour les attirer dans le même état intriqué que les photons, mais ces photons ont ensuite dû être convertis à une fréquence appropriée pour les transmettre le long des fibres optiques, ce qui peut créer du bruit et déstabiliser le système. .
Le système de mémoire conçu par Thomas et ses collègues possède une bande passante suffisamment large pour s’interfacer avec les longueurs d’onde émises par le point quantique et un bruit suffisamment faible pour ne pas perturber les photons intriqués.
Si la prouesse est de taille, les chercheurs travaillent toujours à améliorer leur prototype. Pour créer des dispositifs prêts pour le réseau quantique, ils souhaitent essayer d’étendre les temps de stockage, d’augmenter le chevauchement entre les points quantiques et les nœuds atomiques et de réduire la taille du système. Ils doivent également tester leur système avec des photons intriqués.
Pour l’instant, cela reste un fil ténu, mais un jour nous pourrions voir cette technologie ou quelque chose de similaire couvrir le monde dans un réseau de réseaux quantiques délicats mais stables.
L’étude a été publiée dans Avancées scientifiques.
#Informations #quantiques #produites #stockées #récupérées #ScienceAlert