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L’évolution de la compréhension de l’intrication quantique au cours des dernières années a permis aux physiciens d’élaborer des protocoles expérimentaux de téléportation quantique. Reposant sur le phénomène d’intrication, la téléportation quantique consiste à transférer l’état quantique d’un photon à un autre. Récemment, une équipe de physiciens a réussi un nouvel exploit en réalisant la première téléportation quantique entre deux puces électroniques. Une prouesse qui pourrait conduire à l’accélération du développement de l’informatique et l’Internet quantiques.

« Nous avons pu démontrer un lien d’intrication de haute qualité entre deux puces en laboratoire, où les photons sur l’une ou l’autre puce partagent un seul état quantique. Chaque puce a ensuite été entièrement programmée pour effectuer une gamme de démonstrations qui utilisent l’intrication » explique le physicien quantique Dan Llewellyn de l’Université de Bristol.

Pour atteindre le résultat, l’équipe a généré des paires de photons intriqués, encodant les informations quantiques de manière à garantir de faibles niveaux d’interférence et une grande précision. Jusqu’à quatre qubits ont été liés ensemble. Les détails et résultats de l’expérience ont été publiés dans la revue Nature Physics.

La première téléportation d’état quantique entre deux puces électroniques

« La démonstration phare était une expérience de téléportation à deux puces, par laquelle l’état quantique individuel d’une particule est transmis à travers les deux puces après qu’une mesure quantique a été effectuée. Cette mesure utilise le comportement étrange de la physique quantique, qui simultanément fait s’effondrer le lien d’intrication et transfère l’état des particules à une autre particule déjà présente sur la puce du récepteur ».

schema puces teleportation

Schéma du protocole expérimental utilisé par les chercheurs. Les lignes noires représentent les guides d’ondes monomodes pour les photons uniques, les impulsions rouges et bleues représentent l’énergie des photons dans chaque chemin. Les barres jaunes représentent le contrôle de phase externe. Crédits : Université de Bristol

Les chercheurs ont ensuite pu mener des expériences dans lesquelles la fidélité a atteint 91%. Pour le moment, les structures nécessaires à l’intrication quantique sont relativement volumineuses et coûteuses. Mais l’espoir est que les progrès en laboratoire, comme celui-ci, pourraient un jour conduire à des avancées informatiques dont tout le monde pourra profiter. À la clé : une puissance de traitement extrême et un Internet de niveau supérieur, avec des protections contre le piratage intégrées.

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Vers une hybridation entre électronique classique et mécanique quantique

La faible perte de données et la grande stabilité de la téléportation, ainsi que le haut niveau de contrôle que les physiciens ont pu maîtriser sur leurs expériences, sont autant de signes prometteurs en termes de recherche de suivi. C’est également une étude utile pour les efforts visant à faire fonctionner la physique quantique avec la technologie au silicium (Si-chip) des ordinateurs d’aujourd’hui, et les techniques complémentaires CMOS utilisées pour fabriquer ces puces.

« À l’avenir, une seule intégration sur puce Si de dispositifs photoniques quantiques et de commandes électroniques classiques ouvrira la porte à des réseaux de communication quantique et de traitement de l’information entièrement compatibles CMOS » conclut le physicien quantique Jianwei Wang, de l’Université de Pékin.

Sources : Nature Physics

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