L'internet quantique se rapproche alors que les chercheurs téléportent des informations basées sur la lumière

21 juillet 2025

par Ingrid Fadelli, Phys.org

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édité par Gaby Clark, révisé par Andrew Zinin

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La téléportation quantique est un processus fascinant qui consiste à transférer l'état quantique d'une particule dans un autre endroit distant, sans déplacer ou détecter la particule elle-même. Ce processus pourrait être essentiel à la réalisation d'un "internet quantique", une version de l'internet qui permet la transmission sûre et instantanée d'informations quantiques entre les appareils au sein du même réseau.

La téléportation quantique est loin d'être une idée récente, car elle a été expérimentalement réalisée plusieurs fois dans le passé. Néanmoins, la plupart des démonstrations précédentes ont utilisé la conversion de fréquence plutôt que de fonctionner nativement dans la bande de télécommunications.

Des chercheurs de l'Université de Nankin ont récemment démontré la téléportation d'un qubit photonique à longueur d'onde de télécommunications (c'est-à-dire, un bit quantique encodé dans la lumière aux mêmes longueurs d'onde supportant les communications actuelles) vers une mémoire quantique de télécommunications. Leur article, publié dans les Physical Review Letters, pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour la réalisation de réseaux quantiques évolutifs et donc potentiellement un internet quantique.

'La téléportation quantique est toujours un protocole fascinant en communication quantique pour sa capacité à transférer des états quantiques sans jamais les révéler,' a déclaré Xiao-Song Ma, auteur principal de l'article, à Phys.org. 'Pour étendre la distance de transmission des états plus loin, l'intégration de la mémoire quantique dans un système de téléportation quantique est d'une importance critique.'

L'objectif principal de l'étude récente de Ma et de ses collègues était d'intégrer avec succès une mémoire quantique à l'état solide de télécommunications dans un système de téléportation quantique, ce qui permettrait le stockage de l'information quantique transmise. Le rôle principal de cette mémoire serait de répandre et de stocker des particules intriquées à travers un réseau quantique (c'est-à-dire, la distribution de l'intrication).

Les réseaux quantiques reposent sur des répéteurs quantiques, des dispositifs capables de diviser les distances à travers lesquelles l'information est transmise en sections plus courtes et plus gérables, appelées liens élémentaires. Placées à la fin de ces sections, les mémoires quantiques pourraient stocker l'information quantique le temps nécessaire à l'établissement de l'intrication à travers des segments entiers de réseaux, ce qui pourrait à son tour permettre sa transmission sur de plus longues distances.

'Nous avons utilisé cinq systèmes pour accomplir l'expérience,' explique Ma. 'Ces systèmes incluent une préparation d'état d'entrée; une source EPR pour générer des paires de photons intriquées à partir d'une puce photonique intégrée, une mesure de l'état de Bell et une mémoire quantique basée sur des ensembles d'ions erbium. Nous avons également utilisé un module de distribution de fréquence et d'ajustement fin basé sur une cavité F-P et une technique PDH.'

Ce travail récent de Ma et de ses collègues montre que l'information quantique pourrait être transférée à travers un réseau en utilisant des dispositifs et des longueurs d'onde optiques compatibles avec ceux actuellement employés dans les communications. La démonstration de téléportation quantique par l'équipe pourrait informer l'avancement des réseaux quantiques, contribuant potentiellement à la future réalisation d'un internet quantique fiable.

'Notre étude a démontré pour la première fois la téléportation quantique des photons de télécommunications vers une mémoire quantique à l'état solide basée sur des ions erbium,' a ajouté Ma. 'Notre système entier utilise des composants parfaitement compatibles avec les réseaux de fibre existants. Cette plateforme compatible avec les télécommunications pour générer, stocker et traiter les états quantiques de la lumière établit une approche très prometteuse pour les réseaux quantiques à grande échelle.'

Dans le cadre de leurs prochaines études, les chercheurs prévoient de se concentrer sur l'amélioration des performances de la mémoire à l'état solide à base d'ions erbium utilisée dans leurs expériences. Plus spécifiquement, ils aimeraient prolonger les durées de stockage et améliorer l'efficacité avec laquelle elle stocke l'information quantique.

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Plus d'informations: Yu-Yang An et al, Quantum Teleportation from Telecom Photons to Erbium-Ion Ensembles, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/3wh8-2gh1.

Informations sur la revue: Physical Review Letters