Une intrication quantique record relie deux atomes séparés par 33 km de fibre optique

Des chercheurs allemands ont réalisé l’intrication quantique de deux atomes séparés par plus d’une trentaine de kilomètres de fibre optique. Un tel record nous rapproche encore un peu plus d’un Internet quantique rapide et sécurisé.

Une distance record

Deux particules intriquées quantiquement 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. Ce qui implique que l’information soit « téléportée » à une vitesse supérieure à celle de la lumière.

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Régulièrement démontrée au cours de ces dernières décennies, l’intrication quantique a permis aux scientifiques de transmettre rapidement des données sur de longues distances. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, des chercheurs de l’université Ludwig-Maximilians de Munich (LMU) et de l’université de la Sarre ont établi un nouveau record en la matière.

Leurs expériences ont impliqué l’enchevêtrement de deux atomes de rubidium placés dans des pièges optiques installés dans deux bâtiments différents du campus de la LMU. Ces dispositifs étaient séparés par 700 m de fibre optique, prolongée jusqu’à 33 km avec des bobines de câble supplémentaires. Chaque atome a été excité par une impulsion laser, ce qui les a amenés à émettre un photon avec lequel ils étaient quantiquement enchevêtrés.

Les photons ont ensuite été envoyés à travers des câbles en fibre optique jusqu’à une station relai, située à mi-distance. Là, ces particules de lumière ont été mesurées conjointement, ce qui a eu pour effet de les intriquer. Les photons étant déjà enchevêtrés avec leur propre atome, ces derniers se sont également retrouvés intriqués.

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Des atomes utilisés comme nœuds de « mémoire quantique »

Bien que des photons aient déjà été intriqués sur de grandes distances, il s’agit d’un record pour l’enchevêtrement de deux atomes, qui pourraient fonctionner comme nœuds de « mémoire quantique ». Leur longueur d’onde naturelle étant de 780 nanomètres (nm), signifiant qu’ils seraient normalement perdus après quelques kilomètres de fibre optique, les chercheurs les avaient préalablement fait passer dans un convertisseur afin qu’elle atteigne 1 517 nm. Soit une longueur d’onde proche de celle des communications standards (1 550 nm).

Démontrant que de tels réseaux de communication, beaucoup plus rapides et sûrs, pourraient fonctionner en utilisant les infrastructures de fibre optique existantes, ces travaux constituent un jalon important dans le développement d’un Internet quantique pratique.

Une telle approche pourrait également être étendue à des technologies telles que les satellites, ayant déjà démontré leur capacité à transmettre des photons intriqués sur des milliers de kilomètres.

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