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Nouvelle distance record pour la téléportation quantique

by CIFAR
oct. 7 / 16
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Une équipe de physiciens a réussi à téléporter l’état quantique d’un photon sur une distance de plus de six kilomètres, battant haut la main l’ancien record de 800 mètres et constituant un exploit qui pourrait ouvrir la voie à des réseaux de communications mieux protégés.

Wolfgang Tittel, boursier principal au sein du programme Informatique quantique et physicien à l’Université de Calgary, a dirigé l’équipe qui a publié ces résultats dans la revue Nature Photonics. Pour mener à bien leur expérience, ils ont eu recours au réseau de fibres optiques municipal de Calgary qui transporte habituellement les appels téléphones et le trafic Internet.

Cette expérience réunit trois personnes, surnommées Alice, Bob et Charlie, qui sont en communication sur le réseau et qui se trouvent à des endroits différents dans la région métropolitaine de Calgary. Dans l’expérience, Bob a créé des paires de photons intriqués et envoie un membre de chaque paire à Charlie. Entretemps, Alice envoie des photons à Charlie qui perturbent les photons envoyés par Bob par un phénomène appelé « mesure de l’état de Bell ». En fin de compte, l’état quantique du photon créé par Alice est « téléporté » jusqu’à Bob.

« La mesure prise de Charlie modifie l’état quantique du photon restant de Bob et cela se produit en l’absence de tout objet se déplaçant entre Charlie et Bob », dit Tittel.

En plus de constituer un exploit impressionnant de physique pure, ces travaux pourraient nous rapprocher considérablement de la fabrication d’un « répéteur quantique », un élément essentiel d’un réseau d’information quantique. Dans un réseau de communication classique (par exemple, à l’aide d’impulsions laser, composées de photons et transmises le long d’un câble à fibres optiques), les signaux s’affaiblissent avec la distance. On peut intensifier le signal classique à intervalles réguliers à l’aide d’amplificateurs connus sous le nom de « répéteurs ».

Toutefois, dans un système quantique, ce type d’amplification modifierait l’état quantique des photons et embrouillerait par le fait même les messages envoyés. La téléportation quantique offre une solution à ce problème en envoyant l’information quantique sans perte sur de grandes distances.

Ce phénomène permet la création de réseaux d’information ultra protégés, car s’il y a tentative d’interception d’un message, cela endommagera le contenu et le récipiendaire prévu saura que l’information a été modifiée.

« Nous pouvons vérifier si quelqu’un écoute aux portes », dit Tittel.

On pourrait recourir à cette technique pour avoir des communications fondamentalement cryptées et protégées. On pourrait même s’en servir pour transmettre des problèmes à un ordinateur quantique sans même que celui-ci ne sache à quoi il travaille, permettant ainsi une résolution de problèmes mieux protégée.

Des chercheurs de l’Université de Chicago, du Jet Propulsion Laboratory et du National Institute of Standards and Technology ont réalisé cette étude.