Une équipe internationale de chercheurs a réalisé un pas significatif vers la réalisation d’un réseau quantique pour des états intriqués de haute dimension. Leur recherche, publiée aujourd’hui dans Nature Communications, démontre le transport de « motifs » de lumière qui ressemble à la téléportation – une première approche qui peut transporter des images à travers un réseau sans envoyer physiquement l’image.
La communication quantique
La communication quantique sur de longues distances est essentielle à la sécurité de l’information et a été démontrée avec des états bidimensionnels (qubits) sur de très longues distances entre les satellites. Cela peut sembler suffisant si nous le comparons à son homologue classique, c’est-à-dire l’envoi de bits qui peuvent être codés en 1s (signal) et 0s (pas de signal), un à la fois.
L’optique quantique nous permet d’augmenter l’alphabet et de décrire de manière sécurisée des systèmes plus complexes en une seule fois, comme une empreinte digitale unique ou un visage.
La téléportation d’information
« Traditionnellement, deux parties communicantes envoient physiquement l’information de l’une à l’autre, même dans le domaine quantique, » explique le professeur Andrew Forbes, le PI principal de l’Université Wits.
« Maintenant, il est possible de téléporter l’information de sorte qu’elle ne voyage jamais physiquement à travers la connexion – une technologie ‘Star Trek’ rendue réelle. »
Les applications pratiques
Le potentiel de ce nouveau protocole de transport quantique est illustré dans la Fig 1. Imaginez un client souhaitant envoyer des informations sensibles à une banque – une empreinte digitale peut-être.
Dans la communication quantique traditionnelle, l’information doit être physiquement envoyée du client à la banque, toujours avec le risque d’interception (même si elle est sécurisée).
Dans le nouveau schéma de transport quantique proposé, la banque envoie un seul photon (l’un d’une paire intriquée) sans information au client, qui le superpose sur un détecteur non linéaire avec l’information qui doit être envoyée.
En conséquence, l’information apparaît à la banque exactement comme si elle avait été téléportée là-bas. Aucune information n’est jamais physiquement envoyée entre les deux parties, donc l’interception est vaine, tandis que le lien quantique reliant les parties est établi par l’échange de photons intriqués quantiques.
En synthèse
Cette recherche ouvre une nouvelle voie pour connecter les réseaux quantiques, inaugurant l’optique quantique non linéaire comme une ressource. Même si ce n’est pas strictement de la téléportation, cela pourrait l’être à l’avenir si le détecteur non linéaire pouvait être rendu plus efficace. L’équipe prévoit de continuer à travailler dans cette direction, avec la prochaine étape axée sur le transport quantique à travers un réseau de fibres optiques.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la communication quantique ?
La communication quantique est un domaine de la science qui utilise les phénomènes quantiques pour effectuer des communications. Elle permet d’envoyer des informations de manière plus sécurisée et plus efficace que les méthodes traditionnelles.
Qu’est-ce que la téléportation d’information ?
La téléportation d’information est un processus où l’information est transférée instantanément d’un endroit à un autre, sans avoir à voyager physiquement à travers l’espace. C’est un concept clé dans le domaine de la communication quantique.
Qu’est-ce que l’optique quantique non linéaire ?
L’optique quantique non linéaire est un domaine de recherche qui étudie les interactions entre la lumière et la matière à un niveau quantique, où les propriétés de la lumière peuvent être modifiées de manière non linéaire.
Quels sont les avantages de la communication quantique ?
La communication quantique offre plusieurs avantages, notamment une sécurité accrue, car elle est basée sur les principes de la mécanique quantique qui rendent l’interception et le décodage des informations extrêmement difficiles.
Quels sont les défis de la communication quantique ?
Les défis de la communication quantique comprennent la nécessité de maintenir l’intégrité des états quantiques sur de longues distances, la difficulté de générer et de manipuler des états quantiques, et la nécessité de développer de nouvelles technologies pour la détection et la mesure des états quantiques.
Références
Crédit image : U. Wits
Article : « Quantum transport of high-dimensional spatial information with a nonlinear detector » – DOI: 10.1038/s41467-023-43949-x
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