Dans une première mondiale, des chercheurs ont démontré une capacité remarquable à perturber des paires de particules quantiques enchevêtrées spatialement séparées mais interconnectées sans altérer leurs propriétés partagées. Cette découverte permettrait d’aboutir à de nouvelles avancées dans le domaine de la communication quantique.
Des chercheurs du Laboratoire de Lumière Structurée (École de Physique) de l’Université du Witwatersrand en Afrique du Sud, dirigés par le professeur Andrew Forbes, en collaboration avec le théoricien des cordes Robert de Mello Koch de l’Université de Huzhou en Chine ont démontré pour la première fois la capacité à perturber des paires de particules quantiques enchevêtrées spatialement séparées mais interconnectées sans altérer leurs propriétés partagées.
« Nous avons atteint ce jalon expérimental en enchevêtrant deux photons identiques et en personnalisant leur fonction d’onde partagée de telle manière que leur topologie ou structure ne devient apparente que lorsque les photons sont traités comme une entité unifiée », explique l’auteur principal, Pedro Ornelas, un étudiant en MSc dans le laboratoire de lumière structurée.
La topologie et l’entrelacement quantique
La connexion entre les photons a été établie grâce à l’entrelacement quantique, souvent appelé ‘action effrayante à distance’, permettant aux particules d’influencer les résultats de mesure de chacun même lorsqu’elles sont séparées par des distances significatives.
Le rôle de la topologie et sa capacité à préserver les propriétés, dans ce travail, peut être comparé à la façon dont une tasse de café peut être remodelée sous la forme d’un beignet ; malgré les changements d’apparence et de forme pendant la transformation, un trou singulier – une caractéristique topologique – reste constant et inchangé.
Impact potentiel de la recherche
Dans le domaine de la physique de la matière condensée, les skyrmions sont très appréciés pour leur stabilité et leur résistance au bruit, ce qui a conduit à des avancées révolutionnaires dans les dispositifs de stockage de données à haute densité.
« Nous aspirons à voir un impact transformateur similaire avec nos skyrmions quantiques enchevêtrés », ajoute Andrew Forbes.
Les résultats rapportés dans l’article sont cruciaux car les chercheurs ont lutté pendant des décennies pour développer des techniques pour préserver les états enchevêtrés. Le fait que la topologie reste intacte même lorsque l’entrelacement se décompose suggère un nouveau mécanisme de codage potentiel qui utilise l’entrelacement, même dans des scénarios avec un entrelacement minimal où les protocoles de codage traditionnels échoueraient.
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En synthèse
Cette recherche représente une avancée significative dans notre compréhension de l’entrelacement quantique et de la topologie. Les implications de cette découverte pourraient être vastes, ouvrant potentiellement la voie à de nouvelles avancées dans le domaine de la communication quantique.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’entrelacement quantique ?
L’entrelacement quantique est un phénomène dans lequel deux particules ou plus deviennent interconnectées et, quelle que soit la distance qui les sépare, l’état de l’une affectera instantanément l’état de l’autre.
Qu’est-ce que la topologie dans ce contexte ?
La topologie est une branche des mathématiques qui étudie les propriétés d’un objet qui restent constantes lorsqu’il est déformé sans déchirure ni collage.
Qu’est-ce qu’un skyrmion ?
Un skyrmion est une sorte de tourbillon quantique qui a des propriétés topologiques, ce qui signifie qu’il est stable et résistant au bruit.
Quelles sont les implications de cette recherche ?
Cette recherche suggère que l’entrelacement quantique et la topologie sont inextricablement liés, ce qui pourrait avoir des implications importantes pour le développement de nouvelles techniques de communication quantique.
Quelle est la prochaine étape pour cette recherche ?
Les chercheurs prévoient de se concentrer sur la définition de ces nouveaux protocoles et sur l’expansion du paysage des états quantiques non locaux topologiques.
Références
Légende article : Illustration conceptuelle de la topologie du Skyrmion intriqué. Chaque photon contribue à la topologie émergente qui n’existe qu’en tant qu’entité combinée des deux photons. Crédit : Wits University
