Des chercheurs des universités de Paderborn et d’Ulm développent la première mémoire quantique optique programmable
De minuscules particules qui sont interconnectées même si elles sont parfois distantes de plusieurs milliers de kilomètres – Albert Einstein a appelé cela « une action effrayante à distance ». Quelque chose qui serait inexplicable par les lois de la physique classique est un élément fondamental de la physique quantique. Un tel intrication peut se produire entre plusieurs particules quantiques, ce qui signifie que certaines propriétés des particules sont intimement liées les unes aux autres. Les systèmes intriqués contenant plusieurs particules quantiques offrent des avantages significatifs dans la mise en œuvre d’algorithmes quantiques, susceptibles d’être utilisés dans les communications, la sécurité des données ou l’informatique quantique. Des chercheurs de l’université de Paderborn ont travaillé avec des collègues de l’université d’Ulm pour développer la première mémoire quantique optique programmable. L’étude a été publiée comme « suggestion de l’éditeur » dans la revue Physical Review Letters.
Particules lumineuses intriquées
Le groupe « Optique quantique intégrée » dirigé par le professeur Christine Silberhorn du Département de physique et de l’Institut des systèmes photoniques quantiques (PhoQS) de l’Université de Paderborn utilise de minuscules particules lumineuses, ou photons, comme systèmes quantiques. Les chercheurs cherchent à en emmêler le plus possible dans les grands États. En collaboration avec des chercheurs de l’Institut de physique théorique de l’Université d’Ulm, ils ont présenté une nouvelle approche.
Jusqu’à présent, les tentatives d’enchevêtrement de plus de deux particules n’aboutissaient qu’à une génération d’enchevêtrement très inefficace. Si les chercheurs voulaient relier deux particules à d’autres, cela impliquait dans certains cas une longue attente, car les interconnexions qui favorisent (?) cet enchevêtrement ne fonctionnent qu’avec une probabilité limitée plutôt que par simple pression sur un bouton. Cela signifiait que les photons ne faisaient plus partie de l’expérience une fois que la particule appropriée suivante arrivait – le stockage des états des qubits représentant un défi expérimental majeur.
Atteindre progressivement un plus grand enchevêtrement
«Nous avons désormais développé une mémoire quantique tampon optique, programmable, capable de basculer dynamiquement entre différents modes: mode stockage, mode interférence et version finale», explique Silberhorn. Dans la configuration expérimentale, un petit état quantique peut être stocké jusqu’à ce qu’un autre état soit généré, puis les deux peuvent être intriqués. Cela permet à un grand état quantique intriqué de « croître » particule par particule. L’équipe de Silberhorn a déjà utilisé cette méthode pour enchevêtrer six particules, ce qui la rend beaucoup plus efficace que toutes les expériences précédentes. À titre de comparaison, le plus grand intrication de paires de photons jamais réalisé par des chercheurs chinois était constitué de douze particules individuelles. Cependant, la création de cet État a pris beaucoup plus de temps, de plusieurs ordres de grandeur.
Le physicien quantique explique : « Notre système permet de construire progressivement des états intriqués de taille croissante, ce qui est beaucoup plus fiable, plus rapide et plus efficace que toutes les méthodes précédentes. Pour nous, cela représente une étape importante qui nous met à portée de main pour des applications pratiques de grands états intriqués pour des technologies quantiques utiles. » La nouvelle approche peut être combinée avec toutes les sources de paires de photons courantes, ce qui signifie que d’autres scientifiques pourront également utiliser la méthode.
2022-10-06 10:00:00
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