Des physiciens viennent de faire une avancée significative dans un contexte lié au domaine de la communication quantique. Bien que ce domaine de recherche soit récent, il est aujourd’hui très stratégique et promet des avancées de taille pour le futur des communications sécurisées. Les enjeux sont, entre autres : la confidentialité absolue des communications, l’informatique quantique, et bien d’autres technologies basées sur cette branche fascinante de la physique.
Une équipe de physiciens dirigée par le professeur Patrick Windpassinger de l’université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) a réussi à transporter la lumière stockée dans une mémoire quantique sur une distance de 1,2 millimètre. Ils ont démontré que le processus de transport contrôlé et sa dynamique n’ont que peu d’impact sur les propriétés de la lumière stockée. Les chercheurs ont utilisé des atomes de rubidium-87 ultra-froids comme support de stockage de la lumière, afin d’obtenir un niveau élevé d’efficacité de stockage et une longue durée de vie.
« Nous avons stocké la lumière en la mettant dans une sorte de « valise » pour ainsi dire, sauf que dans notre cas, la valise était faite d’un nuage d’atomes froids. Nous avons déplacé cette valise sur une courte distance et avons ensuite retiré la lumière. C’est très intéressant non seulement pour la physique en général, mais aussi pour la communication quantique, car la lumière n’est pas facile à « capturer », et si nous voulons la transporter ailleurs de manière contrôlée, elle finit généralement par se perdre », a déclaré le professeur Patrick Windpassinger, en expliquant ce processus compliqué.
La manipulation et le stockage contrôlés des informations quantiques ainsi que la possibilité de les récupérer sont des conditions préalables essentielles pour réaliser des progrès dans la communication quantique, et pour effectuer les opérations informatiques correspondantes dans le monde quantique. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Physical Review Letters.
Les mémoires quantiques optiques, qui permettent le stockage et la récupération à la demande d’informations quantiques transportées par la lumière, sont essentielles pour les réseaux de communication quantique évolutifs. Par exemple, elles peuvent représenter des éléments de base importants des répéteurs quantiques ou des outils de l’informatique quantique linéaire.
Un « tapis roulant optique » grâce aux technologies laser
Ces dernières années, les ensembles d’atomes se sont révélés être des supports bien adaptés au stockage et à la récupération d’informations quantiques optiques. Grâce à une technique connue sous le nom de transparence électromagnétique (EIT), les impulsions de lumière incidente peuvent être piégées et cartographiées de manière cohérente pour créer une excitation collective des atomes de stockage. Comme le processus est largement réversible, la lumière peut ensuite être récupérée avec une grande efficacité.
Dans leur récente publication, le professeur Patrick Windpassinger et ses collègues ont décrit le transport activement contrôlé de cette lumière stockée sur des distances supérieures à la taille du support de stockage. Il y a quelque temps, ils ont mis au point une technique qui permet de transporter des ensembles d’atomes froids sur un « tapis roulant optique » produit par deux faisceaux laser. L’avantage de cette méthode est qu’un nombre relativement important d’atomes peut être transporté et positionné avec un degré élevé de précision, sans perte importante d’atomes et sans que ces derniers soient chauffés involontairement.
Les physiciens ont maintenant réussi à utiliser cette méthode pour transporter des nuages atomiques qui servent de mémoire de lumière. Les informations stockées peuvent ensuite être récupérées ailleurs. En affinant ce concept, il serait possible à l’avenir de développer de nouveaux dispositifs quantiques tels que des puces de mémoire pour la lumière, avec des sections de lecture et d’écriture séparées.