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Un internet quantique sécurisé se rapproche grâce à une mémoire quantique fabriquée à partir d’un cristal, qui pourrait constituer un élément crucial d’un dispositif capable de transmettre des photons intriqués sur une distance de 5 kilomètres. Ce dispositif est entièrement compatible avec les réseaux de communication existants, ce qui le rend apte à être utilisé dans le monde réel.

Un internet quantique

La vision d’une version quantique de l’internet existe depuis longtemps. Elle permettrait aux ordinateurs quantiques de communiquer sur de longues distances en échangeant des particules de lumière appelées photons qui ont été liés entre eux par intrication quantique, ce qui leur permet de transmettre des états quantiques.
Le problème est que les photons se perdent lorsqu’ils sont transmis par de grandes longueurs de câbles à fibres optiques. Pour les photons normaux, ce n’est pas un problème, car les équipements de réseau peuvent simplement les mesurer et les retransmettre après une certaine distance, c’est ainsi que fonctionnent les connexions normales de données par fibre optique. Mais pour les photons intriqués, toute tentative de mesure ou d’amplification change leur état.
La solution à ce problème est une procédure appelée téléportation quantique. Elle consiste à mesurer simultanément l’état d’un photon de chacune des deux paires de photons intriqués, ce qui relie effectivement les deux photons les plus éloignés de la chaîne.

Téléporter de l’information quantique

« Les photons ne sont pas utilisés pour envoyer l’information, mais pour partager l’intrication. Je peux ensuite utiliser cette intrication. Je peux téléporter l’information quantique que je veux de A à B », explique Myungshik Kim de l’Imperial College de Londres.
Mais cela introduit un autre problème : toutes vos paires intriquées doivent être prêtes en même temps pour former une chaîne, ce qui devient plus difficile sur de longues distances. Pour résoudre ce problème, vous avez besoin d’une mémoire quantique.
« L’idée est que vous essayez un lien, et quand vous avez un succès, alors vous bloquez cette intrication et ce lien et vous attendez que l’autre lien soit également prêt. Et lorsque les autres liens sont prêts, vous pouvez les combiner ensemble. Cela permettra d’étendre l’intrication à des distances de plus en plus grandes », explique Hugues de Riedmatten, de l’Institut des sciences photoniques de Castelldefels, en Espagne.

Des cristaux d’orthosilicate d’yttrium

Hugues de Riedmatten et son équipe ont utilisé des cristaux d’orthosilicate d’yttrium pour stocker des paires de photons intriqués pendant 25 microsecondes dans deux mémoires quantiques distinctes. Ils ont réalisé l’expérience entre deux laboratoires, reliés par 50 mètres de câble à fibres optiques, mais en théorie, ce temps de stockage permettrait à des dispositifs distants de 5 kilomètres de communiquer.
Fait essentiel, les chercheurs ont pu stocker et récupérer les photons dans l’ordre où ils ont été envoyés, et les transmettre en utilisant des fréquences et des câbles à fibres optiques déjà utilisés dans les réseaux de données, ce qui montre que cette approche devrait fonctionner en dehors du laboratoire.
Ils espèrent maintenant augmenter la distance entre les deux dispositifs de mémoire en augmentant la durée maximale de stockage et fabriquer un répéteur quantique entièrement fonctionnel.
Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source : New Scientist
Crédit photo : iStock