particules
Image d’illustration — agsandrew / Shutterstock.com

Des chercheurs allemands ont réalisé un enchevêtrement quantique record de photons. Selon l’équipe, l’approche utilisée pourrait potentiellement être exploitée par les ordinateurs quantiques.

Enchevêtrement quantique record

L’intrication quantique implique que deux particules deviennent si inextricablement liées que l’examen de l’une d’elles permet de déduire l’état de l’autre. Plus étrange encore, si l’une d’elles est modifiée, sa partenaire le sera également instantanément, quelle que soit la distance qui les sépare. Décrit pour la première fois dans les années 1930, ce phénomène physique étrange avait été qualifié « d’action effrayante à distance » par Einstein.

S’il peut sembler paradoxal, il est démontré expérimentalement depuis des décennies, et notamment exploité par les ordinateurs quantiques, où les particules enchevêtrées peuvent être utilisées comme des bits quantiques (qubits) pour le stockage et le traitement des données.

Alors que les chercheurs utilisent habituellement de grands groupes de particules enchevêtrées, pour cette nouvelle étude publiée dans la revue Nature, une équipe de l’Institut Max Planck a exploré une méthode plus fiable, impliquant 14 photons, soit le plus grand groupe de ces particules jamais intriqué.

Le dispositif expérimental de l’équipe, comprenant une cavité optique contenant un seul atome de rubidium — © MPQ

L’approche implique un atome de rubidium piégé dans une cavité optique permettant de faire rebondir les ondes électromagnétiques selon certains schémas. L’atome est d’abord frappé par un laser à une fréquence prédéfinie, le préparant à présenter une propriété particulière. Une seconde impulsion est ensuite envoyée, provoquant l’émission d’un photon enchevêtré avec l’atome.

Un processus prometteur

Ce processus en deux temps a été répété, en faisant tourner l’atome entre chaque émission de photons, jusqu’à ce qu’une chaîne entière de ces particules, toutes intriquées les unes avec les autres, soit produite. Beaucoup plus efficace que les techniques existantes, il a permis de produire des photons dans plus de 43 % des cas (soit près d’un photon pour deux impulsions laser).

Bien que le nombre de 14 photons puisse sembler minuscule en comparaison des milliards de milliards d’atomes enchevêtrés dans un gaz lors de précédentes expériences, de tels ensembles ne pourraient être exploités pour les communications ou les ordinateurs quantiques.

Possédant déjà un vaste éventail d’applications concrètes, les photons se révèlent par ailleurs beaucoup plus simples à produire. D’après l’équipe, la nouvelle approche pourrait être facilement mise à l’échelle pour en obtenir davantage. La prochaine étape consistera à répéter une série d’expériences impliquant cette fois au moins deux atomes comme sources.

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