Prêt pour un Internet quantique ? Les scientifiques viennent de franchir une étape clé dans la course à un réseau interconnecté d’ordinateurs quantiques


Nous nous rapprochons désormais d'un « Internet quantique » – un réseau interconnecté d'ordinateurs quantiques – après que les scientifiques ont construit pour la première fois un réseau de « mémoires quantiques » à température ambiante.

Dans leurs expériences, les scientifiques ont stocké et récupéré deux qubits photoniques – des qubits fabriqués à partir de photons (ou de particules lumineuses) – au niveau quantique, selon leur article publié le 15 janvier dans la revue Nature : Informations quantiques.

Cette avancée est importante car la mémoire quantique est une technologie fondamentale qui sera le précurseur d’un Internet quantique – la prochaine génération du World Wide Web.

La mémoire quantique est la version quantique de la mémoire informatique binaire. Alors que les données de l'informatique classique sont codées dans des états binaires de 1 ou 0, la mémoire quantique stocke les données sous forme de bit quantique, ou qubit, qui peut également être une superposition de 1 et 0. Si elle est observée, la superposition s'effondre et le qubit est tout aussi utile. comme un morceau conventionnel.

Les ordinateurs quantiques dotés de millions de qubits devraient être beaucoup plus puissants que les superordinateurs les plus rapides d'aujourd'hui, car les qubits intriqués (intrinsèquement liés dans l'espace et dans le temps) peuvent effectuer simultanément beaucoup plus de calculs.

En rapport: Comment ce nouveau type de qubit à température ambiante pourrait-il ouvrir la voie à la prochaine phase de l’informatique quantique ?

Comme son nom l'indique, l'Internet quantique est une infrastructure Internet qui s'appuie sur les lois de mécanique quantique transmettre des données entre ordinateurs quantiques. Mais nous avons besoin d’une mémoire quantique pour qu’un réseau quantique fonctionne. Parce que les qubits adoptent une superposition de 1 et 0, plutôt que l'un ou l'autre état binaire comme dans l'informatique classique, ils peuvent stocker et transmettre plus d'informations avec une densité bien plus grande que les réseaux conventionnels.

«Faire fonctionner ensemble ces flottes de mémoires quantiques à un niveau quantique et à température ambiante est quelque chose d’essentiel pour tout Internet quantique, à n’importe quelle échelle. À notre connaissance, cet exploit n’a jamais été démontré auparavant, et nous espérons nous appuyer sur cette recherche », a déclaré l’auteur principal Éden Figueroaprofesseur de physique et d'astronomie à l'Université Stony Brook, dans un déclaration.

Construire un réseau pour l'informatique quantique

Réseaux quantiques construit ces dernières années, ils ont dû être refroidis jusqu'au zéro absolu pour fonctionner, ce qui limite leur utilité. Mais des scientifiques de l’Université de Stony Brook ont ​​développé une méthode permettant de stocker deux photons distincts et, plus important encore, de récupérer avec succès leur signature quantique. Ils y sont parvenus à température ambiante en stockant des photons dans un gaz rubidium.

Cela le rend plus viable que les expériences précédentes de conception et de déploiement d’un Internet quantique à l’avenir. Cependant, ils n'ont pu stocker les photons dans cette expérience que pendant une fraction de seconde, alors que le stockage des qubits à des températures cryogéniques signifie normalement qu'ils peuvent durer longtemps. pendant plus d'une heure.

Les répéteurs quantiques nécessitent deux sources de paires de photons intriqués séparées par une distance – où un photon est envoyé vers une mémoire quantique et l’autre photon est envoyé dans la direction opposée.

« Le véritable argument de vente était qu'ils étaient capables de prendre deux photons stockés indépendamment, de les récupérer en même temps et de les interférer. » Daniel Salut, professeur de physique quantique à l'Université de Strathclyde, a déclaré à Drumpe. « Vous obtenez ce qu'on appelle un creux HOM, ou un creux Hong-Ou-Mandel, qui est une signature quantique caractéristique indiquant que ces deux photons étaient identiques. »

En plus d'être plus rapides, les communications quantiques sont intrinsèquement sécurisées, alors que les communications classiques peuvent être interceptées ou manipulées. En effet, toute tentative d’interception et de lecture des informations transmises à travers le réseau quantique équivaut à une observation, ce qui effondrerait la superposition des qubits se déplaçant dans le circuit.

Il s’agit d’un domaine de recherche actif et une course est en cours pour développer les technologies qui nous aideront à construire un Internet quantique. En 2022, des chercheurs suisses ont stocké un seul photon à l'aide d'un méthode similaire. La même année, la Chine transmis signaux utilisant intrication quantique entre deux dispositifs de mémoire situés à 12,5 kilomètres l'un de l'autre.

La prochaine étape consiste à développer une méthode permettant de détecter le moment où un signal quantique est prêt à être récupéré, sans détruire les propriétés du signal par observation directe. Y parvenir ouvrirait la voie aux répéteurs quantiques, qui sont des dispositifs capables d’étendre la portée d’un signal quantique. Ce serait un précurseur clé d’un Internet quantique à grande échelle.

« L'un des Saint Graal des mémoires quantiques est la suivante : « Comment détecter que vous avez réellement stocké un photon, sans détruire les propriétés quantiques de ce photon, et le faire d'une manière efficace et fiable ? », a déclaré Oi. .

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

*