L’Internet quantique franchit un cap impossible : la téléportation réussie entre deux sources séparées devient réalité

La téléportation quantique transfère l’état quantique d’un système vers un autre sans transport physique direct. En laboratoire, des chercheurs ont démontré ce principe entre deux sources de photons distinctes. Cette avancée concerne directement le développement de réseaux de communication quantique distribués.

Pourquoi l’atténuation des photons et l’impossibilité de les copier constituent un verrou majeur pour les communications quantiques longue distance

Les communications quantiques utilisent des photons pour transporter l’information quantique. En particulier, certains protocoles reposent sur l’intrication quantique. Dans ce cas, deux photons partagent un état corrélé. Ainsi, ils permettent l’échange de clés cryptographiques fondé sur des lois physiques.

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Cependant, lorsqu’un photon se propage sur de longues distances, son signal s’atténue. Cette perte provient des fibres optiques ou de l’espace libre. Par conséquent, la portée des transmissions quantiques directes reste limitée. De plus, le nombre de photons détectables diminue au niveau du récepteur.

Dans les réseaux classiques, des répéteurs compensent cette atténuation. Ils amplifient ou copient le signal. En revanche, en communication quantique, cette approche ne fonctionne pas. En effet, le théorème de non-clonage interdit la duplication d’un état quantique. Ainsi, toute amplification directe détruirait l’information.

Comment la téléportation quantique permet d’envisager des relais capables de transmettre l’information sans copier l’état quantique

La téléportation quantique apporte une solution à cette contrainte physique. Elle transfère l’état quantique d’un photon vers un autre photon distant. Toutefois, elle évite toute mesure directe de cet état. Ainsi, l’information ne circule pas physiquement sur toute la distance.

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Dans un réseau quantique étendu, des relais quantiques peuvent exploiter ce mécanisme. Ils transmettent alors l’information de nœud en nœud. Jusqu’à présent, cependant, les expériences utilisaient des photons issus d’une même source. Par conséquent, cette contrainte limitait fortement l’architecture des réseaux.

Comment les chercheurs ont réussi une téléportation quantique entre deux sources de photons indépendantes séparées spatialement

L’expérience démontre la téléportation de l’état de polarisation d’un photon émis par un quantum dot. Cet état est transféré vers un photon issu d’un second quantum dot indépendant. De plus, les deux sources se trouvent dans des bâtiments distincts, séparés par environ 270 mètres.

Le protocole expérimental utilise trois photons. D’abord, une première source produit deux photons intriqués. Ensuite, une seconde source émet un photon indépendant. Ce photon transporte l’état quantique à transférer vers un autre support.

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Ce photon interfère avec l’un des photons intriqués grâce à un miroir semi-réfléchissant. Ainsi, les photons deviennent indiscernables. Ensuite, les chercheurs réalisent une mesure conjointe locale. Cette opération transfère l’état quantique vers le photon intriqué restant, situé à distance.

Conclusion — Ce que cette démonstration change pour la conception de réseaux quantiques distribués et interopérables

Cette démonstration montre que la téléportation quantique fonctionne entre émetteurs quantiques distincts. Par conséquent, elle répond à un prérequis essentiel pour concevoir des relais quantiques interopérables au sein d’un même réseau.

À terme, chaque nœud pourrait recevoir un photon et effectuer une mesure locale. Ensuite, il retransmettrait l’état quantique via un photon intriqué généré sur place. Ainsi, ces travaux contribuent à la conception de réseaux de communication quantique à grande échelle, compatibles avec les contraintes physiques connues.

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