Les chercheurs réalisent une téléportation quantique durable et précise
La téléportation quantique d'un qubit est accomplie par intrication quantique, dans laquelle deux particules ou plus sont inextricablement liées les unes aux autres.
L'Internet quantique - un réseau dans lequel les informations stockées en qubits sont transmises sur de longues distances par enchevêtrement - transformera les domaines du stockage de données, de la mesure de précision et du calcul, ouvrant une nouvelle ère de communication.
Les chercheurs ont récemment fait un pas important vers la création d'un Internet quantique.
Dans un article publié dans PRX Quantum, ils démontrent pour la première fois la téléportation durable à longue distance de qubits composés de photons (particules de lumière) avec une précision de plus de 90%.
Les qubits ont été téléportés sur un réseau de fibre optique de 44 km en utilisant des détecteurs de photons uniques de pointe et un équipement standard.
«Nous sommes ravis de ces résultats», a déclaré Panayotis Spenzuris, scientifique du Laboratoire Fermi, chef du programme de science quantique du Laboratoire Fermi et l'un des co-auteurs de l'article. "Il s'agit d'une avancée clé sur la voie de la création d'une technologie qui changera notre façon de penser les communications mondiales."
La téléportation quantique est le transfert d'états quantiques d'un endroit à un autre. La téléportation quantique d'un qubit est accomplie par intrication quantique, dans laquelle deux particules ou plus sont inextricablement liées les unes aux autres. Si une paire de particules intriquées est divisée entre deux emplacements distincts, quelle que soit la distance qui les sépare, les informations codées sont téléportées.
Une équipe collaborative - des chercheurs du Laboratoire Fermi, d'AT & T, du California Institute of Technology, de l'Université Harvard, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA et de l'Université de Calgary - a réussi à téléporter des qubits dans deux systèmes: le réseau quantique Caltech et le réseau quantique Fermilab.
Les systèmes ont été conçus, construits, mis en service et déployés dans le cadre du programme de recherche public-privé de Caltech sur les réseaux et technologies quantiques intelligents, ou IN-Q-NET.
«Nous sommes très fiers d'avoir atteint cette étape importante dans la création de systèmes de téléportation quantique résilients, performants et évolutifs», déclarent les scientifiques. «Les résultats seront améliorés grâce à des mises à niveau du système, qui devraient être achevées d'ici le deuxième trimestre de 2021.»
Les réseaux de Caltech et Fermilab, qui fournissent un traitement quasi autonome, sont compatibles à la fois avec l'infrastructure de télécommunications existante et avec les nouveaux dispositifs de traitement et de stockage quantiques. Les chercheurs les utilisent pour améliorer la précision et la vitesse de la distribution de l'intrication, en mettant l'accent sur les protocoles de communication quantique complexes et la science fondamentale.
«Avec cette démonstration, nous commençons à jeter les bases de la construction d'une grille quantique urbaine dans la région de Chicago», a déclaré Spenzouris.
Le réseau de la région de Chicago, appelé réseau quantique Illinois Express, est développé par Fermilab en collaboration avec l'Argonne National Laboratory, le California Institute of Technology, la Northwestern University et des partenaires industriels.
«Cet exploit témoigne du succès de la collaboration entre les disciplines et les institutions dont dépend une grande partie de tout ce que nous faisons en science», a déclaré Joe Likken, directeur adjoint de la recherche du Fermilab. «Je remercie l'équipe IN-Q-NET et nos partenaires du milieu universitaire et de l'industrie pour cette réalisation de téléportation quantique unique en son genre.»