Une compagnie de télécommunications japonaise bat un record de distance d'enchevêtrement

L'intrication est l'étrange phénomène quantique dans lequel deux particules sont si profondément liées qu'elles partagent la même existence, même si elles peuvent être séparées par d'énormes distances. Dans le langage de la mécanique quantique, les deux particules sont décrites par une seule fonction d'onde.

L'intrication rend possible toutes sortes de phénomènes exotiques qui ne peuvent pas se produire dans le monde ordinaire non quantique. Les physiciens utilisent régulièrement l'intrication pour téléporter des particules d'une partie de l'univers à une autre, sans traverser l'espace intermédiaire. Ils utilisent également l'enchevêtrement pour envoyer des messages secrets qui ne peuvent pas être déchiffrés. Et l'intrication est un ingrédient crucial de l'informatique quantique et d'un Internet quantique.

En effet, de nombreux physiciens pensent que l'enchevêtrement est si important qu'il est susceptible de devenir une ressource précieuse qui est achetée et vendue sur les futurs réseaux, comme l'or quantique.

Ainsi, la capacité de distribuer des particules enchevêtrées sur de longues distances est de plus en plus précieuse. Dans ce blog, nous avons suivi diverses équipes alors qu'elles couraient pour battre divers records de distance pour des phénomènes qui dépendent de l'enchevêtrement. L'année dernière, par exemple, une équipe chinoise a décroché le record de distance pour la téléportation de photons sur une distance de 97 kilomètres seulement pour découvrir qu'une équipe européenne a battu le record quelques mois plus tard.

Aujourd'hui, une équipe japonaise va encore plus loin. Takahiro Inagaki et quelques amis des laboratoires de recherche fondamentale NTT à Kanagawa disent avoir distribué des photons intriqués sur une distance de 300 kilomètres. Ce résultat expérimental pour la distribution d'enchevêtrement sur 300 km de fibre optique illustre le potentiel des expériences de fibre liées à la communication quantique à longue distance, disent-ils.

Ces gars ont créé des photons intriqués par un processus standard connu sous le nom de down conversion paramétrique. Cela convertit un seul photon de haute énergie en deux photons intriqués de basse énergie en passant à travers un cristal de niobate de lithium.

Chaque photon intriqué passe ensuite dans un rouleau de fibre optique de 150 kilomètres de long. L'équipe a ensuite testé les paires de photons qui ont émergé pour vérifier qu'elles étaient toujours enchevêtrées, ce qu'elles étaient effectivement.

Le problème avec ce genre d'expériences est que la plupart des photons sont absorbés par la fibre optique. Et plus les photons voyagent loin, plus il est probable qu'ils seront absorbés. Ainsi, seule une infime fraction des photons d'origine émerge au bout d'une fibre de 150 kilomètres.

De plus, les détecteurs de photons sont loin d'être parfaits et enregistrent souvent des photons lorsqu'il n'y en a pas. Ce soi-disant compte sombre introduit du bruit qui peut submerger les quelques photons qui intéressent les physiciens.

Inagaki et co ont surmonté cela avec une nouvelle génération de détecteurs de photons supraconducteurs qui ont un nombre d'obscurité beaucoup plus faible qu'auparavant.

C'est impressionnant, mais le nouveau travail a des limites claires. Inagaki et calculent que dans leur expérience actuelle, le nombre de paires de photons qui émergent permettrait un débit de données d'environ 1 bit toutes les 10 millions de secondes. Cependant, ils disent que de meilleurs détecteurs dans un avenir proche devraient améliorer cela. Ainsi, bien que la distribution de clés quantiques sur 300 km dans la fibre soit difficile à réaliser avec notre configuration expérimentale actuelle, cela sera possible avec des détecteurs améliorés et une configuration expérimentale plus stable pour de longues durées de mesure, disent-ils.

Néanmoins, ce nouveau travail fait preuve d'une grande ambition et montre certainement l'intérêt que les physiciens accordent à la capacité de transmettre l'intrication.

Réf : arxiv.org/abs/1310.5473 : Enchevêtrement Distribution Plus de 300 km de fibre

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