Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l’Université de Bristol a démontré avec succès la téléportation quantique d’informations entre deux puces de silicium programmables à l’échelle micrométrique. Les travaux de l’équipe, publiés dans la revue Nature Physicsjette les bases de technologies quantiques photoniques intégrées à grande échelle pour les communications et les calculs.
Llewellyn et al réalisent un réseau de résonateurs de microring (MRR) pour générer de multiples photons uniques de haute qualité, qui sont intégrés de manière monolithique à des circuits optiques linéaires qui traitent plusieurs qubits avec une grande fidélité et un faible bruit. Crédit image : Llewellyn et al, doi : 10.1038/s41567-019-0727-x.
La téléportation quantique offre un transfert d’état quantique d’une particule quantique d’un endroit à un autre en utilisant l’intrication.
La téléportation n’est pas seulement utile pour la communication quantique, elle est aussi un élément fondamental de l’informatique quantique optique.
L’établissement d’un lien de communication intriqué entre deux puces en laboratoire s’est toutefois avéré très difficile.
“Nous avons pu démontrer un lien d’intrication de haute qualité entre deux puces en laboratoire, où les photons sur l’une ou l’autre des puces partagent un état quantique unique”, a déclaré le premier auteur de l’étude, le Dr Dan Llewellyn, chercheur au Quantum Engineering Technology Labs de l’Université de Bristol.
“Chaque puce a ensuite été entièrement programmée pour effectuer une série de démonstrations qui utilisent l’intrication”.
“La démonstration phare était une expérience de téléportation à deux puces, par laquelle l’état quantique individuel d’une particule est transmis entre les deux puces après qu’une mesure quantique ait été effectuée.”
“Cette mesure utilise le comportement étrange de la physique quantique, qui simultanément effondre le lien d’intrication et transfère l’état de la particule à une autre particule déjà présente sur la puce réceptrice.”
“Sur la base de notre précédent résultat de sources de photons uniques de haute qualité sur puce, nous avons construit un circuit encore plus complexe contenant quatre sources”, a ajouté le coauteur de l’étude, le Dr Imad Faruque, également du Quantum Engineering Technology Labs de l’Université de Bristol.
“Toutes ces sources ont été testées et se sont avérées être presque identiques en émettant des photons presque identiques, ce qui est un critère essentiel pour l’ensemble des expériences que nous avions réalisées, comme l’échange d’intrication.”
Les résultats ont montré une téléportation quantique extrêmement fidèle de 91%.
En outre, l’équipe a pu démontrer d’autres fonctionnalités importantes de leurs conceptions, telles que l’échange d’intrication (nécessaire pour les répéteurs quantiques et les réseaux quantiques) et les états GHZ à quatre photons (nécessaires à l’informatique quantique et à l’Internet quantique).
“Une faible perte, une stabilité élevée et une excellente contrôlabilité sont extrêmement importantes pour la photonique quantique intégrée”, a déclaré le Dr Yunhong Ding, co-auteur de l’étude et chercheur au Département d’ingénierie photonique et au Centre de photonique au silicium pour la communication optique de l’Université technique du Danemark.
“À l’avenir, l’intégration sur une seule puce de silicium de dispositifs photoniques quantiques et de commandes électroniques classiques ouvrira la voie à des réseaux de communication et de traitement de l’information quantiques entièrement compatibles avec les puces CMOS”, a déclaré le Dr Jianwei Wang, chercheur à l’Université de Pékin et auteur correspondant de l’étude.
