Les chercheurs ont réussi à réaliser une téléportation quantique presque parfaite malgré la présence de bruit qui perturbe habituellement le transfert d’état quantique. Les résultats ont été publié dans la revue Avancées scientifiques.
Lors de la téléportation, l’état d’une particule quantique, ou qubit, est transféré d’un endroit à un autre sans envoyer la particule elle-même. Ce transfert nécessite des ressources quantiques, comme l’intrication entre une paire de qubits supplémentaire.
Dans un cas idéal, le transfert et la téléportation de l’état du qubit peuvent se faire parfaitement. Cependant, les systèmes du monde réel sont vulnérables au bruit et aux perturbations, ce qui réduit et limite la qualité de la téléportation.
Des chercheurs de l’Université de Turku, en Finlande, et de l’Université des sciences et technologies de Chine, Hefei, ont proposé une idée théorique et réalisé des expériences correspondantes pour surmonter ce problème. En d’autres termes, la nouvelle approche permet d’obtenir une téléportation de haute qualité malgré la présence de bruit.
« Le travail repose sur l’idée de répartir l’intrication – avant l’exécution du protocole de téléportation – au-delà des qubits utilisés, c’est-à-dire d’exploiter l’intrication hybride entre différents degrés de liberté physiques », explique le professeur Jyrki Piilo de l’Université de Turku.
Classiquement, la polarisation des photons a été utilisée pour l’intrication des qubits lors de la téléportation, tandis que l’approche actuelle exploite l’intrication hybride entre la polarisation et la fréquence des photons.
« Cela permet un changement significatif dans la manière dont le bruit influence le protocole et, en fait, notre découverte inverse le rôle du bruit, passant de nocif à bénéfique pour la téléportation », explique Piilo.
Avec l’intrication conventionnelle de qubits en présence de bruit, le protocole de téléportation ne fonctionne pas. Dans le cas où il y a initialement un enchevêtrement hybride et aucun bruit, la téléportation ne fonctionne pas non plus.
« Cependant, lorsque nous avons une intrication hybride et ajoutons du bruit, la téléportation et le transfert d’état quantique se produisent de manière presque parfaite », explique le Dr Olli Siltanen dont la thèse de doctorat présentait la partie théorique de la recherche actuelle.
En général, la découverte permet une téléportation presque idéale malgré la présence d’un certain type de bruit lors de l’utilisation de photons pour la téléportation.
« Bien que nous ayons réalisé de nombreuses expériences sur différentes facettes de la physique quantique avec des photons dans notre laboratoire, c’était très excitant et gratifiant de voir cette expérience de téléportation très difficile menée à bien », a déclaré le Dr Zhao-Di Liu de l’Université des sciences et technologies. de Chine, Hefei.
« Il s’agit d’une expérience de preuve de principe significative dans le contexte de l’un des protocoles quantiques les plus importants », déclare le professeur Chuan-Feng Li de l’Université des sciences et technologies de Chine à Hefei.
La téléportation a des applications importantes, par exemple dans la transmission d’informations quantiques, et il est de la plus haute importance de disposer d’approches qui protègent cette transmission du bruit et peuvent être utilisées pour d’autres applications quantiques.
Les résultats de la présente étude peuvent être considérés comme une recherche fondamentale qui revêt une importance fondamentale et ouvre des voies fascinantes pour des travaux futurs visant à étendre l’approche aux types généraux de sources de bruit et à d’autres protocoles quantiques.
Plus d’information:
Zhao-Di Liu et al, Surmonter le bruit dans la téléportation quantique avec intrication hybride multipartite, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adj3435