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Des physiciens ont mis au point deux chipsets quantiquement intriqués3 minutes de lecture

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En communication quantique, le premier challenge est de garder les particules intriquées assez longtemps.

L’information quantique est en quelque sorte portée par cette intrication et la durée de celle-ci influence naturellement la distance parcourue par l’information.

Aujourd’hui, créer un lien quantique fort entre deux puces en silicium est un pas en avant vers une communication à l’épreuve de l’espionnage.

Les étranges lois de la mécanique quantique

Ce sont elles qui permettent d’envoyer des informations à l’autre bout de l’univers avec une confidentialité sans égale. Les gouvernements, les banques et institutions militaires y placent de grands espoirs.

Aujourd’hui, une version préliminaire est déjà disponible. Là où la technologie d’aujourd’hui pèche, c’est qu’elle repose sur de la fibre optique. 

Pourquoi est-ce un inconvénient me demanderez-vous ? Et bien simplement parce que la fibre absorbe la lumière, ce qui limite la distance à laquelle l’information quantique peut être propagée, tout au plus quelques centaines de kilomètres.

Envoyer ce type d’informations requiert un Internet quantique – un réseau de routeurs quantiques reliés par la fibre. Les routeurs reçoivent alors l’information, la stockent puis la rediffusent sur le réseau.

Nanoresonator - Ralf Riedinger, et al.

C’est difficile, notamment parce que l’information quantique est réputée pour être fragile, elle s’altère à la moindre instabilité et s’échappe dans l’environnement.

Aujourd’hui, Ralf Riedinger de l’Université de Vienne en Autriche et son équipe ont réussi à mettre au point un appareil capable de recevoir l’information quantique via de la fibre standard et de la stocker.

Résonateur en silicium

Ce nouvel appareil consiste en une paire de résonateurs en silicium vibrants comme des cordes de guitare. Ces résonateurs ne mesurant que quelques micromètres sont conçus pour résonner à la fréquence exacte des télécommunications, ici 5,1GHz (longueur d’onde de 1553,8nm).

Dans cette expérimentation, les chercheurs ont refroidi le dispositif jusqu’à une température proche du zéro absolu, dans un état où ils ne peuvent plus vibrer et sont dans leur état quantique de base

Ensuite, ils connectent les deux résonateurs via fibre optique qu’ils emplissent de photons à la bonne fréquence. Ceci génère des phonons quantiques. En d’autres termes, la pression provoque une vibration des résonateurs, les résonateurs en silicium et les photons sont alors intriqués

Cela semble simple ? Et bien ça ne l’est pas car les deux dispositifs doivent être absolument identiques pour vibrer exactement à la même fréquence. En guise d’exemple, Riedinger a dû fabriquer 500 résonateurs pour en avoir 2 identiques en utilisant de la lithographie par faisceaux d’électrons et du plasma réactif à la gravure ionique.

Ils ont ensuite séparé les puces en deux pour mesurer la fréquence de résonance des deux résonateurs pour obtenir deux pairs identiques.

Nous avons trouvé un total de 5 paires identiques remplissant les prérequis parmi 234 puces.

En pratique, la fréquence de résonance peut différer de quelques mégahertz, mégahertz pouvant être compensés par manipulation des pulsations optiques dans les fibres. 

L’équipe a alors testé son installation, les résultats sont impressionnants puisque tout est resté intriqué malgré 70m de fibre entre les deux. 

Selon Riedinger, il n’y a apparemment rien qui pourrait empêcher l’extension de l’appareil sur plusieurs kilomètres voir plus encore !

Le seul facteur limitant reste le temps pendant lequel l’état quantique des particules peut être stocké parce qu’il détermine la distance qu’un photon peut parcourir. Selon l’équipe, l’appareil à son apogée pourrait permettre un fonctionnement entre 1µs et 1s, permettant une distribution à un niveau régional voir même continental

Combiner nos résultats avec des appareils optomécaniques capables de transférer des informations quantiques depuis l'optique vers des micro-ondes (ndlr : pas la machine qui réchauffe vos repas, mais bien des ondes) peut servir de squelette a un futur internet quantique pour les ordinateurs quantiques.

L’avenir est en marche mais une question reste : quand est-ce que tout cela sera mis en place ?

 

Source : MIT Technology Review, arXiv.orgRemote quantum entanglement between two micromechanical oscillators

A propos de l'auteur

Clément POIRET

Créateur et rédacteur du site Science Exploits, je suis aussi passionné de science et de sport. Je pratique très régulièrement de la gymnastique et du street workout/calisthenics. Je suis ici pour combiner ma passion pour les sciences et mon envie de partager ce que je trouve de plus intéressant parmi les nombreuses études scientifiques.

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