La technologie informatique quantique pourrait présenter des avantages notables par rapport à la technologie informatique classique, notamment une vitesse plus rapide et la capacité de résoudre des problèmes plus complexes. Ces dernières années, certains chercheurs ont également exploré la possibilité de créer un « internet quantique », un réseau qui permettrait aux dispositifs quantiques d’échanger des informations, tout comme les dispositifs informatiques classiques échangent des informations aujourd’hui.
L’internet quantique pourrait ouvrir des possibilités fascinantes pour de nombreuses applications de la technologie quantique. Par exemple, cela pourrait permettre des communications plus sécurisées, une télédétection plus précise et des réseaux informatiques quantiques distribués.
Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine et de l’Institut de technologie quantique de Jinan ont récemment démontré l’intrication quantique entre deux dispositifs de mémoire situés à 12,5 km l’un de l’autre dans un environnement urbain. Leur article, publié dans Lettres d’examen physiquepourrait être une étape supplémentaire vers le développement d’un Internet quantique.
« En 2020, nous avons publié un article dans lequel nous démontrons l’intrication de deux mémoires quantiques via une liaison fibre de 50 km », a déclaré Xiao-Hui Bao, l’un des chercheurs qui a mené l’étude, à Phys.org. « Dans cette expérience, les deux mémoires que nous avons utilisées étaient situées dans un laboratoire et donc pas totalement indépendantes. La prochaine étape de notre recherche consistait à rendre les deux mémoires totalement indépendantes, tout en plaçant une longue distance entre elles. »
Dans leur expérience, Bao et ses collègues ont introduit deux nœuds quantiques à différents endroits dans un environnement urbain, en les plaçant à une distance de 12,5 km l’un de l’autre. Dans le premier nœud, appelé nœud A, ils ont intriqué leur première mémoire quantique avec un seul photon. Ce photon unique a ensuite été envoyé au nœud B et stocké dans la seconde mémoire quantique.
« De cette façon, nous enchevêtrons les deux mémoires quantiques distantes », a expliqué Bao. « Étant donné que le photon émis par notre mémoire est proche de l’infrarouge (795 nm), ne convenant pas à une transmission à faible perte dans la fibre, nous utilisons la technique de conversion de fréquence quantique pour déplacer la longueur d’onde du photon à 1342 nm à la place, ce qui améliore l’ensemble l’efficacité de la transmission de manière significative. »
Alors que certaines études antérieures avaient démontré des connexions quantiques sur de longues distances, elles impliquaient principalement le transfert de photons intriqués. D’autre part, Bao et ses collègues ont établi un enchevêtrement entre deux dispositifs de mémoire quantique à base d’atomes.
Cela pourrait permettre la connectivité entre plusieurs nœuds différents, ce qui est une condition essentielle pour établir des réseaux informatiques quantiques fiables.
« La principale réalisation de nos travaux récents est que nous avons réalisé la plus longue distance de distribution d’intrication avec des mémoires quantiques », a déclaré Bao. « Un tel enchevêtrement est la ressource fondamentale pour construire un réseau quantique et des répéteurs quantiques. »
Les travaux récents de Bao et de ses collègues constituent une contribution notable au domaine de la recherche axée sur la mise en place d’un Internet quantique. Leur démonstration de l’intrication entre deux systèmes de mémoire quantique à 12,5 km pourrait être une étape importante vers la mise en place de communications quantiques sécurisées sur de longues distances.
« Dans l’expérience actuelle, l’enchevêtrement à distance généré n’est pas encore annoncé, ce qui limite ses applications ultérieures », a ajouté Bao. « Dans un avenir proche, nous prévoyons de mettre en œuvre une version annoncée, en attendant, nous prévoyons également d’étendre le nombre de nœuds. »
Xi-Yu Luo et al, Enchevêtrement post-sélectionné entre deux ensembles atomiques séparés de 12,5 km, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.050503
Yong Yu et al, Enchevêtrement de deux mémoires quantiques via des fibres sur des dizaines de kilomètres, La nature (2020). DOI : 10.1038/s41586-020-1976-7
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