Des chercheurs de l’université de Rochester et de l’Institut de technologie de Rochester ont récemment connecté leurs campus à un réseau expérimental de communications quantiques utilisant deux fibres optiques. Dans un nouvel article publié dans Optica Quantum, les scientifiques décrivent le réseau quantique de Rochester (RoQNET), qui utilise des photons uniques pour transmettre des informations sur environ 11 miles le long de lignes de fibres optiques à température ambiante en utilisant des longueurs d’onde optiques.
Les réseaux de communication quantique ont le potentiel d’améliorer massivement la sécurité de la transmission des informations, en rendant les messages impossibles à cloner ou à intercepter sans être détectés. La communication quantique fonctionne avec des bits quantiques, ou qubits, qui peuvent être créés physiquement à l’aide d’atomes, de supraconducteurs et même de défauts dans des matériaux tels que le diamant. Toutefois, les photons – particules individuelles de lumière – constituent le meilleur type de qubit pour les communications quantiques à longue distance.
Les photons sont intéressants pour la communication quantique en partie parce qu’ils pourraient théoriquement être transmis sur les lignes de télécommunication à fibre optique existantes qui sillonnent déjà le monde. À l’avenir, de nombreux types de qubits seront probablement utilisés, car les sources de qubits, comme les points quantiques ou les ions piégés, présentent chacune leurs propres avantages pour des applications spécifiques de l’informatique quantique ou différents types de détection quantique. Toutefois, les photons sont les plus compatibles avec les lignes de communication existantes. Le nouvel article vise à faire de la communication quantique entre différents types de qubits dans un réseau une réalité.
«. Wilson, qui a dirigé les travaux de l’université de Rochester. « Alors que d’autres groupes ont développé des réseaux quantiques expérimentaux, RoQNET est unique dans son utilisation de puces photoniques quantiques intégrées pour la génération de lumière quantique et de nœuds de mémoire quantique à base d’état solide ».
Les équipes de l’université de Rochester et du RIT ont combiné leur expertise en optique, en information quantique et en photonique pour développer une technologie avec des circuits intégrés photoniques qui pourraient faciliter le réseau quantique. Actuellement, les efforts visant à exploiter les lignes de fibre optique pour la communication quantique nécessitent des détecteurs de photons uniques supraconducteurs (SNSPD) encombrants et coûteux, mais les chercheurs espèrent éliminer cet obstacle.
« Les photons se déplacent à la vitesse de la lumière et leur large gamme de longueurs d’onde permet de communiquer avec différents types de qubits », explique Stefan Preble, professeur au Kate Gleason College of Engineering du RIT. « Nous nous concentrons sur l’intrication quantique distribuée, et RoQNET est un banc d’essai pour ce faire ».
À terme, les chercheurs souhaitent connecter RoQNET à d’autres installations de recherche dans l’État de New York, au laboratoire national de Brookhaven, à l’université de Stony Brook, au laboratoire de recherche de l’armée de l’air et à l’université de New York.
Légende illustration : Une puce photonique couplée à un cristal hautement non linéaire et à un réseau de fibres. Le cristal produit des paires de photons intriqués visible-télécom, qui sont traités sur des circuits intégrés en nitrure de silicium et en photonique de silicium, ce qui permet de créer une plate-forme compacte et polyvalente pour relier des nœuds quantiques accessibles visiblement par l’intermédiaire de l’infrastructure de télécommunications existante. (Avec l’aimable autorisation du RIT)
Article : « Heralded telecom single photons from a visible–telecom pair source on a hybrid PPKTP–PIC platform » – DOI : 10.1364/OPTICAQ.546774
