Des scientifiques font un grand pas vers un Internet quantique rvolutionnaire, ceux ci russissent tlporter des informations quantiques sur un rseau quantique rudimentaire

Les scientifiques ont fait un grand pas vers la cration d’un internet quantique. Cette technologie permettrait de “transporter” des informations en un instant et contribuerait la rvolution promise de l’informatique quantique et un changement radical dans le fonctionnement des rseaux. Des chercheurs ont russi tlporter des informations quantiques travers un rseau rudimentaire. Cette premire du genre constitue une tape importante vers un futur Internet quantique. Cette perce a t rendue possible par une mmoire quantique grandement amliore et une qualit accrue des liens quantiques entre les trois nuds du rseau. Les chercheurs, qui travaillent QuTech, une collaboration entre l’Universit de technologie de Delft et l’Organisation nerlandaise pour la recherche scientifique applique, ont publi il y a peu leurs rsultats dans la revue scientifique Nature.

1653772140 7 Des scientifiques font un grand pas vers un Internet quantique

La puissance d’un futur Internet quantique repose sur la capacit d’envoyer des informations quantiques entre les nuds du rseau. Cela permettra toutes sortes d’applications, telles que le partage scuris d’informations confidentielles, la mise en relation de plusieurs ordinateurs quantiques pour augmenter leur capacit de calcul et l’utilisation de capteurs quantiques relis entre eux et trs prcis.

Envoi d’informations quantiques

Les nuds d’un tel rseau quantique sont constitus de petits processeurs quantiques. L’envoi d’informations quantiques entre ces processeurs n’est pas une mince affaire. Une possibilit consiste envoyer des bits quantiques l’aide de particules de lumire mais, en raison des pertes invitables dans les cbles en fibre de verre, en particulier sur de longues distances, les particules de lumire risquent fort de ne pas atteindre leur destination. Comme il est fondamentalement impossible de copier simplement des bits quantiques, la perte d’une particule de lumire signifie que l’information quantique est irrmdiablement perdue.

La tlportation offre un meilleur moyen d’envoyer des informations quantiques. Le protocole de tlportation quantique doit son nom aux similitudes avec la tlportation dans les films de science-fiction : le bit quantique disparat du ct de l’metteur et apparat du ct du rcepteur. Comme le bit quantique n’a donc pas besoin de traverser l’espace intermdiaire, il n’y a aucune chance qu’il soit perdu. Cela fait de la tlportation quantique une technique cruciale pour un futur Internet quantique.

Un bon contrle du systme

Pour pouvoir tlporter des bits quantiques, plusieurs ingrdients sont ncessaires : un lien quantique intriqu entre l’metteur et le rcepteur, une mthode fiable de lecture des processeurs quantiques et la capacit de stocker temporairement des bits quantiques. Des recherches antrieures menes QuTech ont dmontr qu’il est possible de tlporter des bits quantiques entre deux nuds adjacents. Les chercheurs de QuTech ont maintenant montr pour la premire fois qu’ils peuvent rpondre l’ensemble des exigences et ont dmontr la tlportation entre des nuds non adjacents, en d’autres termes sur un rseau. Ils ont tlport des bits quantiques du nud “Charlie” au nud “Alice”, avec l’aide d’un nud intermdiaire “Bob”.

La tlportation en trois tapes

La tlportation se droule en trois tapes. Tout d’abord, le “tlporteur” doit tre prpar, ce qui signifie qu’un tat intriqu doit tre cr entre Alice et Charlie. Alice et Charlie n’ont pas de lien physique direct, mais ils sont tous deux directement connects Bob. Pour cela, Alice et Bob crent un tat intriqu entre leurs processeurs. Bob stocke ensuite sa partie de l’tat intriqu. Ensuite, Bob cre un tat intriqu avec Charlie. Un “tour de passe-passe” de mcanique quantique est alors effectu : en effectuant une mesure spciale dans son processeur, Bob transmet en quelque sorte l’intrication. Rsultat : Alice et Charlie sont maintenant intriqus, et le tlporteur est prt tre utilis !

La deuxime tape consiste crer le “message” – le bit quantique – tlporter. Il peut s’agir, par exemple, de ‘1’ ou de ‘0’ ou de diverses autres valeurs quantiques intermdiaires. Charlie prpare cette information quantique. Pour montrer que la tlportation fonctionne de manire gnrique, les chercheurs ont rpt l’ensemble de l’exprience pour diffrentes valeurs de bits quantiques.

La troisime tape est la tlportation effective de Charlie Alice. cette fin, Charlie effectue une mesure conjointe avec le message sur son processeur quantique et sur sa moiti de l’tat intriqu (Alice possde l’autre moiti). Ce qui se passe alors est quelque chose qui n’est possible que dans le monde quantique : la suite de cette mesure, l’information disparat du ct de Charlie et apparat immdiatement du ct d’Alice.

On pourrait penser que tout est alors termin, mais rien n’est moins vrai. En fait, le bit quantique a t chiffr lors du transfert ; la cl est dtermine par le rsultat de la mesure de Charlie. Charlie envoie donc le rsultat de la mesure Alice, aprs quoi Alice effectue l’opration quantique approprie pour dcrypter le bit quantique. Par exemple via un “bit flip” : 0 devient 1 et 1 devient 0. Une fois qu’Alice a effectu l’opration correcte, l’information quantique peut tre utilise. La tlportation a russi !

La tlportation plusieurs reprises

Les recherches ultrieures porteront sur l’inversion des tapes 1 et 2 du protocole de tlportation. Cela signifie qu’il faut d’abord crer (ou recevoir) le bit quantique tlporter et seulement ensuite prparer le tlporteur effectuer la tlportation. L’inversion de l’ordre est particulirement difficile, car l’information quantique tlporter doit tre stocke pendant que l’intrication est cre. Toutefois, elle prsente un avantage considrable, car la tlportation peut alors tre effectue entirement ” la demande”. Cela est pertinent, par exemple, si l’information quantique contient le rsultat d’un calcul difficile ou si la tlportation doit tre effectue plusieurs fois. long terme, ce type de tlportation servira donc d’pine dorsale l’Internet quantique.

Les scientifiques esprent maintenant qu’il s’agit d’une premire tape vers la construction d’un rseau quantique plus vaste fond sur le partage d’informations quantiques. Cet avenir est encore “assez lointain”, affirment les chercheurs. Mais lexperience offre une “voie potentielle vers l’avant” pour construire des applications relles de la technologie. Cette russite n’est pas seulement une victoire pour la science fondamentale, elle reprsente galement une avance dans la rsolution des problmes du monde rel ncessaires pour faire passer cette fascinante application quantique l’tape suivante , crivent les scientifiques Oliver Slattery et Yong-Su Kim dans un article d’accompagnement.

La construction effective de tels systmes ncessitera des systmes plus robustes, ainsi que de nouvelles interfaces qui devraient amliorer l’efficacit du systme. Selon les auteurs, cela sera crucial pour appliquer les perces ralises dans le cadre de ces travaux des systmes quantiques plus complexes. Ce succs est rapport dans une nouvelle tude intitule “Qubit teleportation between non-neighbouring nodes in a quantum network” (Tlportation de quubits entre des nuds non voisins dans un rseau quantique), publie dans Nature.

Source : Nature

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