Premier objet téléporté de la Terre en orbite

L'année dernière, une fusée Longue Marche 2D a décollé du centre de lancement de satellites de Jiuquan dans le désert de Gobi transportant un satellite appelé Micius, du nom d'un ancien philosophe chinois décédé en 391 av. La fusée a placé Micius sur une orbite héliosynchrone afin qu'elle passe au-dessus du même point sur Terre à la même heure chaque jour.

Micius est un récepteur de photons très sensible qui peut détecter les états quantiques de photons uniques tirés du sol. C'est important car cela devrait permettre aux scientifiques de tester les blocs de construction technologiques pour divers exploits quantiques tels que l'intrication, la cryptographie et la téléportation.

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Aujourd'hui, l'équipe Micius a annoncé les résultats de ses premières expériences. L'équipe a créé le premier réseau quantique satellite-sol, battant ainsi le record de la plus longue distance sur laquelle l'intrication a été mesurée. Et ils ont utilisé ce réseau quantique pour téléporter le premier objet du sol en orbite.

La téléportation est devenue une opération standard dans les laboratoires d'optique quantique du monde entier. La technique repose sur l'étrange phénomène de l'enchevêtrement. Cela se produit lorsque deux objets quantiques, tels que des photons, se forment au même instant et point dans l'espace et partagent ainsi la même existence. En termes techniques, ils sont décrits par la même fonction d'onde.

La chose curieuse à propos de l'intrication est que cette existence partagée continue même lorsque les photons sont séparés par de grandes distances. Ainsi une mesure sur l'un influence immédiatement l'état de l'autre, quelle que soit la distance qui les sépare.

Dans les années 1990, les scientifiques ont réalisé qu'ils pouvaient utiliser ce lien pour transmettre des informations quantiques d'un point de l'univers à un autre. L'idée est de télécharger toutes les informations associées à un photon à un endroit et de les transmettre via un lien intriqué à un autre photon à un autre endroit.

Ce deuxième photon prend alors l'identité du premier. À toutes fins utiles, il devient le premier photon. C'est la nature de la téléportation et elle a été réalisée à plusieurs reprises dans des laboratoires sur Terre.

La téléportation est un élément constitutif d'un large éventail de technologies. La téléportation longue distance a été reconnue comme un élément fondamental dans des protocoles tels que les réseaux quantiques à grande échelle et le calcul quantique distribué, explique l'équipe chinoise.

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En théorie, il ne devrait pas y avoir de distance maximale sur laquelle cela peut être fait. Mais l'intrication est une chose fragile car les photons interagissent avec la matière dans l'atmosphère ou à l'intérieur des fibres optiques, provoquant la perte de l'intrication.

En conséquence, la distance sur laquelle les scientifiques ont mesuré l'enchevêtrement ou effectué la téléportation est sévèrement limitée. Les précédentes expériences de téléportation entre des sites distants étaient limitées à une distance de l'ordre de 100 kilomètres, en raison de la perte de photons dans les fibres optiques ou les canaux terrestres en espace libre, explique l'équipe.

Mais Micius change tout cela car il orbite à une altitude de 500 kilomètres, et sur la majeure partie de cette distance, tous les photons effectuant le voyage voyagent dans le vide. Pour minimiser la quantité d'atmosphère sur le chemin, l'équipe chinoise a installé sa station au sol à Ngari au Tibet à une altitude de plus de 4 000 mètres. Ainsi, la distance du sol au satellite varie de 1 400 kilomètres lorsqu'il est près de l'horizon à 500 kilomètres lorsqu'il est au-dessus de la tête.

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Pour réaliser l'expérience, l'équipe chinoise a créé des paires de photons intriqués au sol à un rythme d'environ 4 000 par seconde. Ils ont ensuite envoyé l'un de ces photons au satellite, qui passait au-dessus de nos têtes tous les jours à minuit. Ils ont gardé l'autre photon au sol.

Enfin, ils ont mesuré les photons au sol et en orbite pour confirmer qu'un enchevêtrement avait bien lieu, et qu'ils étaient capables de téléporter des photons de cette façon. En 32 jours, ils ont envoyé des millions de photons et trouvé des résultats positifs dans 911 cas. Nous rapportons la première téléportation quantique de qubits indépendants à photon unique d'un observatoire au sol vers un satellite en orbite terrestre basse - via un canal de liaison montante - avec une distance allant jusqu'à 1400 km, explique l'équipe chinoise.

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C'est la première fois qu'un objet est téléporté de la Terre en orbite, et il bat le record de la plus longue distance d'enchevêtrement.

C'est un travail impressionnant qui prépare le terrain pour des objectifs beaucoup plus ambitieux à l'avenir. Ce travail établit la première liaison montante sol-satellite pour une téléportation quantique fidèle et ultra-longue distance, une étape essentielle vers l'Internet quantique à l'échelle mondiale, explique l'équipe.

Cela montre également la domination et l'avance évidentes de la Chine dans un domaine qui, jusqu'à récemment, était dirigé par l'Europe et les États-Unis - Micius aurait sûrement été impressionné. Mais une question importante est maintenant de savoir comment l'Occident réagira.

Réf : arxiv.org/abs/1707.00934 : Téléportation quantique sol-satellite

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