Pour la première fois, un circuit supraconducteur a passé le test de Bell. Démontrant que ses qubits étaient réellement intriqués, celui-ci a permis de confirmer son comportement quantique, avec d’importantes implications pratiques.
« L’action effrayante à distance » confirmée pour les qubits d’un circuit supraconducteur
L’intrication quantique de deux particules implique que la mesure des caractéristiques de l’une affecte instantanément celles de l’autre, indiquant que ces « informations partagées » voyagent plus vite que la lumière. Fixant une limite au nombre de fois où des particules peuvent se retrouver par hasard dans le même état sans qu’il y ait réellement intrication, les inégalités de Bell visent précisément à démontrer cet étrange effet quantique : leur violation indique qu’une paire de particules est effectivement enchevêtrée.
Pour mener à bien un tel test, les deux systèmes doivent être suffisament éloignés afin de s’assurer qu’un signal ne puisse pas voyager entre eux à la vitesse de la lumière pendant le temps nécessaire aux mesures. Ce qui représente un véritable défi dans le cas d’un circuit supraconducteur, dont les différentes parties doivent être maintenues à des températures proches du zéro absolu.
Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, Simon Storz et ses collègues de l’École polytechnique fédérale de Zurich ont réalisé cette prouesse inédite en connectant les deux parties intriquées du circuit (appelées « bits quantiques » ou « qubits ») à l’aide de micro-ondes voyageant à travers un tube d’aluminium réfrigéré de 30 mètres de long. Un générateur de nombres aléatoires a été utilisé afin de décider du type de mesure à effectuer sur les qubits et ainsi éviter tout biais humain.
L’équipe a effectué plus de 4 millions de mesures à un fréquence de 12 500 par seconde, pour s’assurer que chaque paire de mesures soit réalisée à une vitesse supérieure à celle nécessaire à la lumière pour voyager dans le tube reliant les deux qubits. En analysant tous ces points de données, ils ont découvert avec une grande certitude que l’inégalité de Bell n’était pas respectée et que les qubits subissaient réellement ce qu’Albert Einstein appelait « l’action effrayante à distance ».
Des implications majeures
« Le test confirme la capacité de la plateforme à exploiter ces caractéristiques quantiques uniques pour des applications technologiques », explique Storz, ajoutant que l’intrication des qubits sur une distance de 30 mètres se révèle particulièrement prometteuse pour l’informatique quantique et le cryptage.
« Il s’agit d’une voie potentielle vers la mise à l’échelle de machines basées sur des circuits supraconducteurs, par exemple dans les futurs centres qui accueilleront des superordinateurs quantiques », conclut-il.
