Première démonstration de téléportation quantique sur des câbles Internet largement utilisés

MADRID, 20 déc. (EUROPA PRESSE) –

Les ingénieurs de l’Université Nord-Ouest (États-Unis) sont les premiers à démontrer avec succès téléportation quantique via un câble à fibre optique qui transporte déjà le trafic Internet. La découverte, qui dans la revue Optica, introduit la nouvelle possibilité de combiner la communication quantique avec les câbles Internet existants, simplifiant considérablement l’infrastructure nécessaire aux applications de détection distribuée ou d’informatique quantique.

“C’est incroyablement excitant parce que personne ne pensait que c’était possible” déclare Prem Kumar de Northwestern, qui a dirigé l’étude. ” Notre travail montre la voie vers des réseaux quantiques et classiques de nouvelle génération partageant une infrastructure de fibre optique unifiée. Fondamentalement, cela ouvre la porte à une évolution des communications quantiques vers un niveau supérieur.“.

Expert en communication quantique, Kumar est professeur de génie électrique et informatique à la McCormick School of Engineering de Northwestern, où il dirige le Center for Photonic Computing and Communication.

La téléportation quantique, limitée uniquement par la vitesse de la lumière, pourrait rendre les communications quasi instantanées. Le processus fonctionne en tirant parti de l’intrication quantique, une technique dans laquelle deux particules se lient, quelle que soit la distance qui les sépare. Au lieu que les particules se déplacent physiquement pour transmettre des informations, les particules intriquées échangent des informations sur de longues distances, sans les transporter physiquement.

“Dans les communications optiques, tous les signaux sont convertis en lumière” explique Kumar. ” Alors que les signaux conventionnels pour les communications classiques sont généralement composés de millions de particules lumineuses, l’information quantique utilise des photons uniques. “

Avant la nouvelle étude de Kumar, la sagesse conventionnelle suggérait que des photons uniques s’enfonçaient dans des fils remplis de millions de particules lumineuses qui transportent les communications classiques. Ce serait comme un vélo fragile essayant de naviguer dans un tunnel rempli de camions lourds roulant à toute vitesse. Cependant, Kumar et son équipe ont trouvé un moyen d’aider les photons délicats à éviter un trafic intense.

Après avoir mené des études approfondies sur la manière dont la lumière est diffusée dans les câbles à fibres optiques, les chercheurs ont découvert une longueur d’onde de lumière moins encombrée dans laquelle placer leurs photons. Ensuite, ils ont ajouté des filtres spéciaux pour réduire le bruit du trafic Internet régulier.

“Nous étudions attentivement la façon dont la lumière se diffuse et plaçons nos photons à un point précis où ce mécanisme de diffusion est minimisé”dit Kumar. “Nous avons découvert que nous pouvions effectuer une communication quantique sans interférence des canaux classiques présents simultanément.”

Pour tester la nouvelle méthode, Kumar et son équipe ont installé un câble à fibre optique de 30 kilomètres de long avec un photon à chaque extrémité. Ensuite, ils y ont envoyé simultanément des informations quantiques et du trafic Internet normal.

Enfin, ils ont mesuré la qualité des informations quantiques à la réception lors de l’exécution du protocole de téléportation en effectuant des mesures quantiques au point médian. Les chercheurs ont découvert que les informations quantiques étaient transmises avec succès, même avec un trafic Internet important passant à pleine vitesse.

Kumar prévoit ensuite d’étendre les expériences sur de plus longues distances. Il prévoit également d’utiliser deux paires de photons intriqués (plutôt qu’une seule paire) pour démontrer l’échange d’intrication, une autre étape importante menant aux applications quantiques distribuées. Enfin, son équipe explore la possibilité de mener des expériences sur des câbles optiques souterrains réels plutôt que sur des bobines en laboratoire. Mais même avec encore du travail à faire, Kumar reste optimiste.

“La téléportation quantique a la capacité de fournir en toute sécurité une connectivité quantique entre des nœuds géographiquement distants.“Mais beaucoup de gens ont longtemps supposé que personne ne construirait d’infrastructure spécialisée pour envoyer des particules lumineuses. Si nous choisissons correctement les longueurs d’onde, nous n’aurons pas besoin de construire de nouvelles infrastructures. “Les communications classiques et les communications quantiques peuvent coexister.”