Coup de pouce pour l’internet quantique

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Il y a un quart de siècle, des physiciens théoriciens de l’Université d’Innsbruck ont ​​fait la première proposition sur la façon de transmettre des informations quantiques via des répéteurs quantiques sur de longues distances, ce qui ouvrirait la porte à la construction d’un réseau mondial d’informations quantiques. Aujourd’hui, une nouvelle génération de chercheurs d’Innsbruck a construit un nœud répéteur quantique pour la longueur d’onde standard des réseaux de télécommunication et a transmis des informations quantiques sur des dizaines de kilomètres.

Les réseaux quantiques connectent des processeurs quantiques ou des capteurs quantiques entre eux. Cela permet une communication étanche et des réseaux de capteurs distribués hautes performances. Entre les nœuds du réseau, les informations quantiques sont échangées par des photons qui voyagent à travers des guides d’ondes optiques. Sur de longues distances, cependant, la probabilité de perte de photons augmente considérablement. Comme les informations quantiques ne peuvent pas simplement être copiées et amplifiées, il y a 25 ans, Hans Briegel, Wolfgang Dür, Ignacio Cirac et Peter Zoller, alors tous à l’Université d’Innsbruck, ont fourni les plans d’un répéteur quantique. Ceux-ci comportent des sources d’enchevêtrement lumière-matière et des mémoires pour créer un enchevêtrement dans des liens de réseau indépendants qui sont connectés entre eux par un soi-disant échange d’enchevêtrement pour finalement répartir l’enchevêtrement sur de longues distances.

Même transmission sur 800 kilomètres possible

Les physiciens quantiques dirigés par Ben Lanyon du Département de physique expérimentale de l’Université d’Innsbruck ont ​​maintenant réussi à construire les parties centrales d’un répéteur quantique – un nœud de réseau entièrement fonctionnel constitué de deux systèmes à matière unique permettant la création d’intrication avec un photon au niveau fréquence standard du réseau de télécommunications et des opérations d’échange d’intrications. Le nœud répéteur se compose de deux ions calcium capturés dans un piège à ions à l’intérieur d’un résonateur optique ainsi que d’une conversion de photon unique à la longueur d’onde des télécommunications. Les scientifiques ont ainsi démontré le transfert d’informations quantiques sur une fibre optique longue de 50 kilomètres, le répéteur quantique étant placé exactement à mi-chemin entre le point de départ et le point final. Les chercheurs ont également pu calculer quelles améliorations de cette conception seraient nécessaires pour rendre possible une transmission sur 800 kilomètres qui permettrait de relier Innsbruck à Vienne.

Les résultats actuels ont été publiés dans Lettres d’examen physique. Le financement de la recherche a été assuré par un prix START du Fonds scientifique autrichien FWF, de l’Académie autrichienne des sciences et de l’Union européenne, entre autres. L’équipe de Lanyon fait partie de la Quantum Internet Alliance, un projet international dans le cadre du EU Quantum Flagship.

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