La téléportation quantique permet de transférer des informations quantiques vers un emplacement distant en utilisant l’intrication quantique et la communication classique. Il a été réalisé avec des taux variables de photons indépendants de lumière quantique, des expériences sur table aux démonstrations dans le monde réel.
À l’aide d’un satellite Micius en orbite terrestre basse, les chercheurs ont maintenant réalisé une téléportation quantique sur 1200 km. Il n’existe à ce jour aucun système de téléportation quantique dont le débit peut atteindre l’ordre du hertz, ce qui freine les futures applications de l’internet quantique.
Dans un article publié dans Lumière : science et applicationsune équipe de scientifiques dirigée par le professeur Guangcan Guo et le professeur Qiang Zhou de l’Université des sciences et technologies électroniques de Chine (UESTC), en coopération avec le professeur Lixing You de l’Institut des microsystèmes et des technologies de l’information de Shanghai de l’Académie chinoise des sciences, a amélioré le taux de téléportation à 7,1 qubits par seconde pour la première fois sur la base de « l’Internet quantique métropolitain n°1 de l’UESTC ».
Cela présente un nouveau record pour un système de téléportation quantique sur une plage métropolitaine.
« La démonstration de la téléportation quantique à grande vitesse en dehors d’un laboratoire implique toute une série de défis. Cette expérience montre comment ces défis peuvent être surmontés, et établit donc une étape importante vers le futur Internet quantique », a déclaré le professeur Qiang Zhou, qui est l’auteur correspondant de ce travail.
Le principal défi expérimental dans un système de téléportation quantique du monde réel consiste à effectuer la mesure de l’état de Bell (BSM). Afin d’assurer le succès de la téléportation quantique et d’améliorer l’efficacité du BSM, les photons d’Alice et de Bob doivent être impossibles à distinguer à l’emplacement de Charlie après une transmission longue distance via la fibre. L’équipe a développé un système de rétroaction entièrement fonctionnel, qui a réalisé la stabilisation rapide de la différence de longueur de trajet et de la polarisation des photons.
Dans le même temps, l’équipe a utilisé un seul morceau de guide d’ondes en niobate de lithium à polarité périodique et à queue de cochon pour générer les paires de photons intriqués. Sur cette base, une source de lumière intriquée quantique de haute qualité avec un taux de répétition de 500 MHz a été développée pour le système de téléportation.
Une telle téléportation quantique à grande vitesse basée sur l’optique quantique nécessite les capteurs de photons les plus sensibles afin de collecter autant d’événements que possible. L’équipe dirigée par le professeur Lixing You, avec des collègues de Photon Technology Co., LTD, a fourni des détecteurs à photon unique à nanofils supraconducteurs haute performance pour l’expérience. Bénéficiant des détecteurs avec une excellente efficacité et presque sans bruit, un BSM à haut rendement et une analyse de l’état quantique ont été réalisés.
L’équipe a utilisé à la fois la tomographie à l’état quantique et la méthode de l’état leurre pour calculer les fidélités de téléportation, qui étaient bien au-dessus de la limite classique (66,7%), confirmant que la téléportation quantique métropolitaine à grande vitesse a maintenant été réalisée.
L' »Internet quantique métropolitain n°1 de l’UESTC » devrait développer à l’avenir une infrastructure Internet quantique « haut débit, haute fidélité, multi-utilisateurs et longue distance » en combinant des sources lumineuses quantiques intégrées, des répéteurs quantiques et des nœuds d’information quantique. L’équipe prévoit également que cette infrastructure favorisera davantage l’application pratique de l’Internet quantique.
Plus d’information:
Si Shen et al, téléportation quantique métropolitaine au taux de Hertz, Lumière : science et applications (2023). DOI : 10.1038/s41377-023-01158-7