Une téléportation quantique à longue distance réalisée pour la première fois

Les ordinateurs quantiques sont considérés comme l’avenir de l’informatique, avec l’attrait de capacités plus rapides, plus sûres et massivement avancées, ce qui a entraîné une augmentation rapide du marché quantique au cours de la dernière décennie.

Aujourd’hui, des chercheurs issus d’une collaboration d’entreprises technologiques affirment avoir réalisé la première téléportation quantique longue distance réussie, une percée qui pourrait ouvrir la voie à la réalisation de l’internet quantique. Leurs résultats ont été publiés dans PRX Quantum.

« Nous sommes ravis de ces résultats », a déclaré Panagiotis Spentzouris, responsable du programme de science quantique du Fermilab et l’un des co-auteurs de l’article dans un communiqué.

« C’est une réalisation clé sur la voie de la construction d’une technologie qui redéfinira la façon dont nous menons la communication mondiale. »

Mais qu’est-ce qu’un ordinateur quantique et l’internet quantique ?

Eh bien, nous devons d’abord comprendre comment fonctionnent les ordinateurs traditionnels avant de pouvoir nous plonger dans leurs cousins de l’ère spatiale. Les ordinateurs fonctionnent en utilisant des entrées appelées bits, qui sont soit « on », soit « off », et auxquelles on attribue les chiffres « 1 » ou « 0 ». À partir de ces entrées, un ordinateur peut traiter rapidement un grand nombre de calculs, et en insérant davantage de commutateurs dans une puce informatique qui peut être soit 1 soit 0, vous pouvez augmenter la puissance de traitement de la puce.

Maintenant, introduisons des états quantiques dans le mélange. Les particules quantiques sont de petites particules délicates qui peuvent exister dans trois états par rapport aux deux états standard. Dans un ordinateur, elles peuvent être soit 1, soit 0, soit les deux en même temps (c’est ce qu’on appelle la superposition). Elles représentent un type d’entrée différent appelé qubits, et constituent la base de l’informatique quantique.

Pour obtenir un internet quantique complet, ces qubits doivent être transportés sur de longues distances d’un appareil à l’autre, un peu comme l’internet « normal » fonctionne. Mais comme pour tout ce qui est quantique, le mouvement des données est beaucoup plus compliqué que leur simple transmission par un câble Ethernet.

Les chercheurs voulaient réaliser la téléportation quantique, un exploit dans lequel les qubits sont passés par des réseaux de fibres optiques de pointe en s’enchevêtrant. Les particules quantiques ont l’étrange capacité d’être reliées les unes aux autres et de s’enchevêtrer. Si la paire de particules enchevêtrées est divisée entre deux endroits différents, il est possible de transmettre des informations entre elles – théoriquement sur une longue distance. Cependant, un certain nombre de problèmes ont empêché la téléportation quantique de devenir une réalité. Par exemple, une théorie affirme que vous ne pouvez pas copier exactement les informations quantiques (le théorème du non-clonage), et que la transmission sur une longue distance peut donc être peu fiable.

En utilisant une technologie standard, les chercheurs ont finalement pu réaliser la téléportation quantique à longue distance. Ils ont réussi à transmettre des qubits sur une distance de 44 kilomètres avec une fidélité (l’exactitude de l’information) de 90 %, un exploit qu’aucune entreprise n’avait pu réaliser auparavant. Les chercheurs estiment qu’il s’agit d’un pas important vers l’avenir de l’informatique et de la communication.

L’internet quantique changerait la donne dans le monde de la technologie tel que nous le connaissons, les données circulant plus rapidement, étant plus sûres et peut-être impossibles à voler. Le passage des ordinateurs conventionnels aux ordinateurs quantiques est un rêve pour de nombreux chercheurs, et il semble de plus en plus probable que cela devienne réalité.

Il reste du chemin à parcourir avant qu’un internet quantique ne devienne une réalité viable. Les particules quantiques sont encore extrêmement difficiles à étudier et à mesurer, et la fidélité doit également être améliorée avant qu’une transmission de données fiable puisse avoir lieu. Parallèlement, un tel réseau sera presque certainement extrêmement coûteux et donc non viable pour la majorité des réseaux dans un avenir proche, mais nous pouvons rêver. Malgré cela, la réalisation de la téléportation quantique est un pas en avant extrêmement prometteur.

« Nous sommes très fiers d’avoir franchi cette étape dans le domaine des systèmes de téléportation quantique durables, performants et évolutifs », a déclaré Maria Spiropulu, professeur de physique Shang-Yi Ch’en à Caltech et directrice du programme de recherche IN-Q-NET, dans un communiqué.

« Les résultats seront encore améliorés grâce à la mise à niveau des systèmes que nous prévoyons d’achever d’ici le deuxième trimestre 2021. »

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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche