Des physiciens réalisent la première intrication quantique de molécules individuelles

Une équipe de physiciens de l’université de Princeton, aux États-Unis, a réalisé le tout premier enchevêtrement de molécules individuelles, avec des implications majeures pour l’informatique quantique.

Une grande première

L’intrication quantique implique que deux particules deviennent si inextricablement liées que la mesure ou la modification de l’une d’elles affecte instantanément sa partenaire. Ce, quelle que soit la distance les séparant. Jusqu’à présent, un tel phénomène n’avait été observé que pour des atomes ou des groupes d’atomes.

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Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Science, Lawrence Cheuk et ses collègues sont parvenus à intriquer pour la première fois deux molécules individuelles. Présentant une structure plus complexe que les atomes, et donc plus de degrés de liberté dans le contexte quantique, celles-ci peuvent exister dans un plus grand nombre d’états différents.

L’équipe américaine a utilisé des faisceaux laser très focalisés pour refroidir les molécules à des températures ultra-basses (réduisant le risque qu’elles soient perturbées par l’énergie thermique environnante), les manipuler et les arranger précisément. Des impulsions micro-ondes ont ensuite été utilisées pour induire des interactions contrôlées entre les molécules piégées.

« Il s’agit d’une percée majeure dans le monde des molécules en raison de l’importance fondamentale de l’enchevêtrement quantique », estiment les scientifiques. « L’exploitation des lois de la mécanique quantique ouvre la voie à des percées significatives dans de nombreux domaines. »

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Des implications majeures

Une telle forme d’intrication pourrait notamment être exploitée par les ordinateurs quantiques, dont les unités d’informations, appelées qutrits, existeraient dans une superposition de trois états quantiques (contre deux pour les qubits classiques), se traduisant par une augmentation exponentielle de leur puissance de calcul.

« Concrètement, cela signifie qu’il existe de nouvelles façons de stocker et de traiter l’information quantique », souligne Yukai Lu, co-auteur de l’étude.

Parmi les applications potentielles, l’équipe évoque la modélisation de phénomènes complexes et interactions impossibles à simuler avec des approches conventionnelles, promettant d’améliorer notre compréhension de la supraconductivité à haute température ou des forces nucléaires.

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