Un état quantique de lumière a été téléporté avec succès à travers plus de 30 kilomètres (environ 18 miles) de câble à fibre optique au milieu d’un torrent de trafic Internet – une prouesse d’ingénierie autrefois considérée comme impossible.
La démonstration impressionnante réalisée par des chercheurs américains ne vous aidera peut-être pas à vous rendre au travail pour éviter le trafic matinal, ni à télécharger plus rapidement vos vidéos de chats préférées.
Cependant, la capacité de téléporter des états quantiques à travers l’infrastructure existante représente une étape monumentale vers la réalisation d’un réseau informatique connecté quantique, d’un cryptage amélioré ou de nouvelles méthodes de détection puissantes.
« C’est incroyablement excitant parce que personne ne pensait que c’était possible », dit Prem Kumar, un ingénieur informatique de la Northwestern University qui a dirigé l’étude.
« Notre travail montre la voie vers des réseaux quantiques et classiques de nouvelle génération partageant une infrastructure de fibre optique unifiée. Fondamentalement, cela ouvre la porte pour pousser les communications quantiques au niveau supérieur. »
Ressemblant un peu aux systèmes de transport de Star Trek qui fantôment les passagers à travers le temps et l’espace en un clin d’œil, la téléportation prend les possibilités quantiques d’un objet en un seul endroit et, en le détruisant soigneusement, force le même équilibre des possibilités sur un objet similaire. objet dans un autre endroit.
Bien que les actes de mesure des deux objets scellent leur destin au même instant, le processus d’intrication de leurs identités quantiques nécessite toujours l’envoi d’une seule vague d’informations entre des points de l’espace.
Comme du fil de fée dans une douche printanière, l’état quantique de tout objet n’est qu’une vague trace de possibilité risquant de se fondre dans la réalité quelques instants après sa création. Les ondes électromagnétiques du rayonnement et les chocs et broyages thermiques des particules en mouvement réduisent rapidement la signification quantique de décohérence s’il n’est pas protégé d’une manière ou d’une autre.
Protéger les états quantiques à l’intérieur des ordinateurs est une chose. Envoyer un seul photon via des fibres optiques bourdonnant de transactions bancaires, de vidéos de chats et de messages texte tout en protégeant son état quantique est bien plus intimidant. Autant jeter votre fil de fée quantique dans le Mississippi et espérer qu’il aura aussi bon goût à la fin.
Pour préserver l’état précieux de leur photon solitaire face à un courant de trafic Internet de 400 gigabits par seconde, l’équipe de chercheurs a appliqué diverses techniques qui limitaient le canal du photon et réduisaient les risques de dispersion et de mélange avec d’autres ondes.
« Nous avons soigneusement étudié la manière dont la lumière est diffusée et placé nos photons à un point précis où ce mécanisme de diffusion est minimisé. » dit Kumar.
« Nous avons découvert que nous pouvions effectuer une communication quantique sans interférence des canaux classiques présents simultanément. »
Alors que d’autres groupes de recherche ont réussi à transmettre des informations quantiques aux côtés de flux de données classiques dans des simulations d’Internet, l’équipe de Kumar est la première à téléporter un état quantique aux côtés d’un véritable flux Internet.
Chaque test suggère en outre que l’Internet quantique est inévitable, offrant aux ingénieurs informatiques une toute nouvelle boîte à outils pour mesurer, surveiller, chiffrer et calculer notre monde comme jamais auparavant, sans avoir besoin de réinventer Internet pour le faire.
« La téléportation quantique a la capacité de fournir une connectivité quantique sécurisée entre des nœuds géographiquement distants », dit Kumar.
« Mais beaucoup de gens ont longtemps supposé que personne ne construirait d’infrastructure spécialisée pour envoyer des particules de lumière. Si nous choisissons correctement les longueurs d’onde, nous n’aurons pas à construire de nouvelles infrastructures. Les communications classiques et les communications quantiques peuvent coexister. »
Cette recherche a été publiée dans Optique.
