Une expérience record permet à deux atomes de s’enchevêtrer à 30 km de distance
En enchevêtrant de manière quantique deux atomes stationnaires sur 30 km de câble à fibres optiques, des chercheurs ont peut-être ouvert la voie à la création d’un internet quantique.
Un nouveau record d’intrication quantique vient d’être établi par des physiciens de l’université Ludwig-Maximilian (LMU) qui ont réussi à connecter deux atomes de rubidium sur 33 kilomètres de câble à fibre optique. Cette réussite représente une étape importante dans la quête d’un internet quantique, qui permettrait la transmission instantanée d’informations entre les nœuds d’un réseau.
L’intrication quantique désigne l’appariement de deux particules de telle sorte que la modification de l’une modifie instantanément l’autre. En outre, la mesure de l’état d’une particule renseigne automatiquement sur l’état de l’autre.
Dans la revue Nature, les auteurs de l’étude décrivent comment ils ont enchevêtré deux atomes situés dans des bâtiments distincts du campus de la LMU, distants d’environ 700 mètres. Les deux endroits étaient reliés par un câble en fibre optique qui passait par de nombreuses bobines et mesurait 33 kilomètres de long.
Une impulsion laser a été utilisée pour exciter les deux atomes, provoquant l’émission d’un photon par chacun d’eux. Ce processus a pour conséquence cruciale que le spin de l’atome s’enchevêtre de façon quantique avec la polarisation du photon émis.
Les tentatives précédentes de transmission de telles particules par fibre optique ont échoué car les photons dont la longueur d’onde se situe dans la gamme de la lumière visible du spectre électromagnétique ont tendance à ne parcourir que quelques kilomètres sur le câble avant d’être perdus.
L’équipe a donc utilisé une “conversion quantique de fréquence préservant la polarisation” pour augmenter la longueur d’onde des photons de 780 à 1 517 nanomètres, ce qui correspond à peu près à la longueur d’onde des télécommunications (1 550 nanomètres), soit la gamme de fréquences idéale pour la transmission de la lumière par fibre optique.
Les photons ont ainsi pu survivre à leur voyage record le long du câble, où ils ont été captés par un récepteur. À ce stade, les photons ont fait l’objet d’une mesure conjointe, ce qui a permis de les enchevêtrer. Comme chaque photon était déjà enchevêtré avec l’atome de rubidium d’où il avait été émis, ce processus a finalement entraîné l’enchevêtrement des deux atomes l’un avec l’autre.
Une fois enchevêtrés, les deux atomes peuvent potentiellement servir de nœuds de “mémoire quantique” dans un réseau de communication plus large. Il est important de noter que cette expérience a été réalisée à l’aide de câbles en fibre optique, ce qui laisse entrevoir la possibilité de créer un tel réseau en utilisant les infrastructures de télécommunications existantes.
“L’importance de notre expérience réside dans le fait que nous avons effectivement enchevêtré deux particules stationnaires – c’est-à-dire des atomes qui fonctionnent comme des mémoires quantiques”, a déclaré l’auteur principal Tim van Leent dans un communiqué. “C’est beaucoup plus difficile que d’enchevêtrer des photons, mais cela ouvre beaucoup plus de possibilités d’application.”
Plus précisément, le coauteur Harald Weinfurter a expliqué que “l’expérience est une étape importante sur la voie de l’internet quantique basé sur l’infrastructure de fibre optique existante”.
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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche
