Des chercheurs réalisent une intrication quantique record avec 14 photons à la fois

Ce résultat sera très utile pour faire progresser le domaine des ordinateurs et des communications quantiques.

Un seul atome de rubidium est piégé dans un résonateur optique constitué de deux miroirs hautement réfléchissants. L’excitation répétée de l’atome provoque l’émission successive de plusieurs photons uniques intriqués. Max Planck of Quantum Optics

Des chercheurs de l’Institut Max Planck d’optique quantique ont établi un nouveau record après avoir réalisé une intrication quantique de 14 photons, la plus grande jamais enregistrée à ce jour, selon un communiqué de presse de l’institution.

L’intrication quantique, décrite par Albery Einstein comme une “action fantôme à distance”, est un phénomène dans lequel les particules s’entremêlent de telle sorte qu’elles cessent d’exister individuellement et que la modification de la propriété spécifique de l’une d’entre elles entraîne un changement instantané de sa partenaire, même si celle-ci est éloignée.

Bien que la science ne parvienne pas à l’expliquer, les expériences démontrent avec succès que l’intrication quantique existe et qu’elle est même devenue la base de technologies à venir comme l’informatique quantique, où des particules intriquées sont utilisées pour stocker et traiter des informations. Dans le jargon informatique, on les appelle des bits quantiques ou qubits.

L’enchevêtrement quantique des photons

Les scientifiques ont déjà réussi à enchevêtrer des trillions d’atomes de gaz. Bien que cette méthode puisse être utile pour démontrer le phénomène, elle ne peut être utilisée à des fins informatiques, où un enchevêtrement plus contrôlé est nécessaire.

Les chercheurs de l’Institut Max Planck d’optique quantique ont donc entrepris d’y parvenir. Ils ont placé un seul atome de rubidium dans une cavité optique afin qu’il soit bombardé de particules de lumière et qu’il rebondisse sur les ondes électromagnétiques. Lorsque l’atome était frappé par un laser à une fréquence particulière, cela le préparait à avoir une certaine propriété. Ensuite, une impulsion de contrôle distincte a été envoyée sur l’atome, ce qui a provoqué l’émission d’un photon qui a été enchevêtré avec l’atome.

Le processus est ensuite répété jusqu’à ce qu’une chaîne entière de photons soit produite, tous enchevêtrés les uns avec les autres. Entre chaque émission, l’atome a été mis en rotation, ce qui a contribué à l’enchevêtrement des 14 photons, précise le communiqué de presse.

Les chercheurs affirment non seulement qu’il s’agit du plus grand nombre de photons intriqués avec un atome dans un laboratoire, mais aussi qu’il s’agit du procédé le plus efficace mis au point jusqu’à présent, avec une efficacité source-détection de 43 %.

En clair, cela signifie que pour chaque seconde où l’on appuie sur le bouton pour déclencher un laser, les chercheurs ont pu générer un photon de lumière pouvant être utilisé pour une application spécifique. Selon les chercheurs, cela a permis de résoudre l’obstacle de longue date sur la voie de l’informatique quantique évolutive et basée sur les mesures.

Où cela peut-il aider ?

L’intrication quantique de 14 photons générée par cette méthode peut sembler trop faible par rapport à d’autres méthodes. Toutefois, les photons créés par ces méthodes sont générés de manière aléatoire et ne peuvent être groupés. Comme les chercheurs ont utilisé un seul atome dans cette méthode, ils peuvent produire des photons de manière hautement déterministe, ce qui est nécessaire pour les applications quantiques.

Outre l’informatique quantique, la recherche peut également contribuer à faire progresser la communication quantique, où les informations envoyées par fibre optique ne seront pas sujettes aux écoutes. La méthode mise au point par les chercheurs permettra d’envoyer des informations quantiques par le biais de photons intriqués, ce qui permettra non seulement de survivre à certaines pertes de lumière, mais aussi de sécuriser la communication, indique le communiqué de presse.

Les chercheurs travaillent maintenant à générer des photons à partir de deux atomes pour faire avancer leurs travaux.

Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Nature.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche