Un résultat de recherche de l'armée américaine rapproche l'Internet quantique. Un tel Internet pourrait offrir la sécurité militaire, capacités de détection et de chronométrage impossibles avec les approches de mise en réseau traditionnelles.

Centre pour l'information quantique distribuée du laboratoire de recherche de l'armée de l'armée américaine pour le développement des capacités de combat, financé et géré par le bureau de recherche de l'armée du laboratoire, a vu des chercheurs de l'Université d'Innsbruck atteindre un record pour le transfert d'intrication quantique entre la matière et la lumière, sur une distance de 50 kilomètres à l'aide de câbles à fibres optiques.

L'intrication est une corrélation qui peut être créée entre des entités quantiques telles que des qubits. Lorsque deux qubits sont intriqués et qu'une mesure est effectuée sur un, cela affectera le résultat d'une mesure effectuée sur l'autre, même si ce deuxième qubit est physiquement loin.

"Ce [50 kilomètres] est deux ordres de grandeur plus loin que ce qui était possible auparavant et c'est une distance pratique pour commencer à construire des réseaux quantiques interurbains, " a déclaré le Dr Ben Lanyon, physicien expérimental à l'Université d'Innsbruck et chercheur principal du projet, dont les résultats sont publiés dans la revue Nature Informations quantiques .

Les réseaux quantiques interurbains seraient composés de nœuds de réseaux distants de qubits physiques, qui sont, malgré la grande séparation physique, néanmoins enchevêtré. Cette répartition de l'intrication est essentielle à l'établissement d'un internet quantique, les chercheurs ont dit.

« La démonstration est un grand pas en avant pour parvenir à un enchevêtrement distribué à grande échelle, " a déclaré le Dr Sara Gamble, co-responsable du programme de l'Armée soutenant la recherche. "La qualité de l'enchevêtrement après avoir traversé la fibre est également suffisamment élevée à l'autre extrémité pour répondre à certaines des exigences de certaines des applications de réseautage quantique les plus difficiles."

L'équipe de recherche a commencé l'expérience avec un atome de calcium piégé dans un piège à ions. À l'aide de faisceaux laser, les chercheurs ont écrit un état quantique sur l'ion et l'ont simultanément excité pour émettre un photon dans lequel l'information quantique est stockée. Par conséquent, les états quantiques de l'atome et de la particule lumineuse étaient intriqués.

Le défi est de transmettre le photon sur des câbles à fibres optiques.

"Le photon émis par l'ion calcium a une longueur d'onde de 854 nanomètres et est rapidement absorbé par la fibre optique, " a déclaré Lanyon.

Son équipe a donc initialement envoyé la particule lumineuse à travers un cristal non linéaire illuminé par un laser puissant. La longueur d'onde du photon a été convertie à la valeur optimale pour les voyages longue distance - la longueur d'onde standard de télécommunications actuelle de 1, 550 nanomètres.

Les chercheurs ont ensuite envoyé ce photon à travers la ligne de fibre optique de 50 kilomètres de long. Leurs mesures montrent que les particules d'atome et de lumière étaient toujours enchevêtrées même après la conversion de longueur d'onde et la distance parcourue.

"Le choix d'utiliser du calcium signifie que ces résultats fournissent également un chemin direct pour réaliser un réseau intriqué d'horloges atomiques sur une grande distance physique, puisque le calcium peut être co-piégé avec un qubit "horloge" de haute qualité. Les réseaux d'horloges enchevêtrées à grande échelle sont d'un grand intérêt pour l'armée pour la position de précision, la navigation, et applications de chronométrage, " a déclaré le Dr Fredrik Fatemi, un chercheur de l'Armée qui cogère également le programme.