Internet, dans sa forme actuelle, est loin d’être invulnérable. Les pirates trouvent encore souvent des failles exploitables pour accéder à des données sensibles. L’internet quantique pourrait révolutionner la sécurité et la performance du réseau mondial. Cependant, pour atteindre cet idéal, les scientifiques doivent surmonter de multiples défis inhérents à la technologie quantique. Une équipe de chercheurs américains a récemment franchi une étape significative dans cette direction. Ils ont développé une micropuce innovante qui optimise la transmission des informations quantiques.
L’internet quantique est une technologie réseau permettant de transmettre des informations sous forme de qubits entre des dispositifs quantiques interconnectés. Cette approche futuriste promet une communication ultra-sécurisée grâce à l’intrication quantique et à la capacité de traiter des informations à une vitesse inégalée.
En vue d’améliorer la transmission des données quantiques sur de grandes distances, des chercheurs du MIT et de l’Université de Cambridge ont conçu un dispositif qui permet un flux efficace et rapide des informations quantique. Ce dispositif est le fruit de nombreuses années de recherche et de collaboration. Les détails ont été publiés dans la revue Nature Photonics.
Un dilemme enfin résolu ?
L’une des plus grandes difficultés des dispositifs quantiques réside dans la nature délicate des qubits, ou bits quantiques. En effet, les qubits sont extrêmement sensibles au bruit ambiant, comme les champs magnétiques ou les variations de température. La perturbation (appelée aussi décohérence) qui en résulte peut conduire à la perte de l’information quantique.
Pour préserver l’information, les chercheurs doivent minimiser l’interaction des qubits avec leur environnement, réduisant ainsi les risques de décohérence. Or, le transport d’information nécessite une haute interaction des qubits avec les photons. En effet, dans les réseaux quantiques, la lumière est la méthode privilégiée pour transporter des données, en raison de sa grande vitesse.
Pour résoudre ce dilemme, les chercheurs du MIT et de Cambridge ont développé un système innovant qui utilise deux types de qubits. Le premier type permet une forte interaction avec la lumière tandis que le second préserve mieux l’intégrité des informations quantiques.
Qubits électroniques et qubits nucléaires…
Pour concevoir leur système, les chercheurs ont utilisé des qubits électroniques et des qubits nucléaires. Les qubits électroniques se servent de la propriété de « spin » — une sorte de rotation — de l’électron pour représenter l’information quantique. Ils sont ceux qui interagissent le mieux avec la lumière tout en étant sensibles à l’environnement.
Un qubit nucléaire utilise également la propriété de spin pour stocker l’information quantique, mais celle du noyau même de l’atome. Les noyaux atomiques sont beaucoup moins sensibles aux perturbations de l’environnement que les électrons, ce qui rend ce type de qubit particulièrement adapté à préserver l’information sur de longues périodes sans qu’elle soit perturbée ou perdue.
Concrètement, le dispositif est muni d’une microplaquette en diamant dans laquelle certains atomes de carbone sont remplacés par des atomes d’étain. Cette substitution crée des défauts dans la structure cristalline du diamant. Le système comprend des guides d’ondes ultrafins en diamant pour diriger la lumière à travers le système.
Ainsi, encodée dans la lumière à travers une fibre optique, l’information parvient d’abord au dispositif. Le photon est ensuite dirigé par les guides d’ondes. Les qubits électroniques, se déplaçant dans le diamant et interagissant avec la lumière, sont « coincés » dans les défauts de l’étain. C’est là qu’ils transfèrent les informations aux qubits nucléaires — processus nécessaire pour le traitement et le stockage des informations.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
les neutrons, constitue les atomes. C’est donc l’un des composants
principaux de la matière baryonique. À ce titre, il revêt... [...]