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La téléportation quantique a fait un bond en avant dans sa complexité. Des physiciens ont téléporté plus d’informations à la fois que jamais auparavant, ouvrant ainsi la voie à un Internet quantique mondial extrêmement protégé du piratage informatique.

La téléportation quantique d’information

Ce n’est pas de la téléportation comme vous pouvez l’imaginer que nous voyons dans les films de science-fiction. Plutôt que de transporter de la matière à travers l’espace, il s’agit de déplacer des informations sur l’état quantique d’une particule.
Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pu téléporter que des bits quantiques, ou qubits, l’unité d’information quantique la plus simple dans laquelle une particule peut se trouver dans deux états à la fois. Par exemple, un photon polarisé simultanément verticalement et horizontalement serait un qubit.
À présent, des physiciens de l’Université des sciences et technologies de Chine et de l’Université de Vienne en Autriche ont réussi à téléporter une unité plus complexe d’informations quantiques appelée qutrit pour la première fois.
Si un qubit est considéré comme bidimensionnel, un qutrit est tridimensionnel: le photon est polarisé dans trois directions perpendiculaires.

Des dimensions supérieures

«Plus les dimensions de votre système quantique sont élevées, plus votre communication est sécurisée et plus vous pouvez encoder d’informations», déclare Ciarán Lee de l’University College London. « Mais passer d’un qubit à un qutrit est particulièrement difficile – les astuces que vous utilisez pour les qubits ont à voir avec une symétrie que les qutrits n’ont pas. »
Pour téléporter un qubit, vous commencez avec trois particules. L’une est le qubit dont vous souhaitez téléporter les informations. Les deux autres sont une paire de particules qui ont été enchevêtrées de telle manière que faire une mesure sur l’une affectera le résultat d’une mesure faite sur l’autre.
Maintenant, imaginez deux personnes que nous appellerons Alice et Bob. Alice a le qubit et l’une des paires de particules enchevêtrées, et Bob a l’autre particule dans la paire. Si Alice souhaite envoyer les informations relatives au qubit à Bob, elle effectue un type de mesure spécial sur sa particule et la particule qubit. Le processus de cette mesure signifie que la particule d’Alice est maintenant enchevêtré dans le qubit, ainsi que la particule de Bob.
En raison de tout cet enchevêtrement, la mesure d’Alice force la particule de Bob dans l’un des quatre états possibles. Les résultats de sa mesure, qu’elle peut envoyer à Bob à l’aide de méthodes non quantiques – un courrier électronique, par exemple – lui permettent de déterminer le rapport entre l’état qu’il a obtenu et le qubit d’origine. Une fois qu’il le sait, il peut extraire les informations contenues dans le qubit d’origine. L’information a été téléportée.
Les niveaux de difficulté sont un niveau élevé en difficulté car il est beaucoup plus difficile pour Alice d’effectuer sa mesure et de confondre sa particule avec le qutrit.
Les chercheurs ont contourné ce problème en introduisant une particule supplémentaire dans le système, de sorte qu’il mesure trois particules au lieu de deux. Ensuite, les résultats de cette mesure contiennent plus d’informations qu’elle envoie à Bob pour lui permettre de reconstruire le qutrit.

Une fidélité de 75%

En utilisant cette méthode, les chercheurs ont pu téléporter des qutrits avec une fidélité à 75%, ce qui signifie que le qutrit final reconstruit par Bob était semblable à 75% au qutrit original d’Alice. Cela peut sembler peu élevé, mais la fidélité la plus élevée possible sans utiliser l’intrication quantique est de 50%.
«75% n’est probablement pas assez bon pour commencer à communiquer de cette façon avec beaucoup de précision, mais c’est un peu tôt», dit Lee. Les chercheurs affirment que leur méthode pourrait être utilisée pour téléporter des paquets d’informations quantiques encore plus volumineux avec une plus grande fidélité.
Ceci est important pour la communication quantique car nous ne savons pas maintenir un enchevêtrement entre des particules très éloignées les unes des autres. Passer des informations en utilisant l’intrication quantique serait beaucoup plus sécurisé que les méthodes de cryptage que nous utilisons maintenant.

Un futur internet quantique

La téléportation quantique d’informations de plus de deux dimensions, comme les quitts, pourrait permettre à ces informations d’être transmises sur de plus grandes distances par des réseaux quantiques sécurisés, explique Lee. « La possibilité de téléporter un système de grandes dimensions constituera l’un des fondements sur lequel reposera un futur Internet quantique. »
Cette recherche a été publiée dans Physical Review Letters.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixbay