Une équipe du Griffith's Center for Quantum Dynamics en Australie a démontré comment tester rigoureusement si des paires de photons - des particules de lumière - affichent "l'action effrayante à distance" d'Einstein, même dans des conditions défavorables qui imitent celles en dehors du laboratoire.

Ils ont démontré que l'effet, également connu sous le nom de non-localité quantique, peut encore être vérifié même lorsque de nombreux photons sont perdus par absorption ou diffusion lorsqu'ils voyagent de la source à la destination à travers un canal de fibre optique. L'étude expérimentale et les techniques sont publiées dans la revue Avancées scientifiques .

La non-localité quantique est importante dans le développement de nouveaux réseaux mondiaux d'information quantique, dont la sécurité de transmission sera garantie par les lois de la physique. Ce sont les réseaux où de puissants ordinateurs quantiques peuvent être reliés.

Les photons peuvent être utilisés pour former un lien quantique entre deux emplacements en créant une paire de photons "enchevêtrés" - de sorte que la mesure d'un photons détermine les propriétés de son jumeau - puis en envoyant un le long d'un canal de communication.

Le chef d'équipe, le professeur Geoff Pryde, a déclaré qu'un lien quantique devait passer un test exigeant qui confirmait la présence de non-localité quantique entre les particules à chaque extrémité.

"Un échec au test signifie qu'un espion pourrait s'infiltrer dans le réseau, " il a dit.

"Au fur et à mesure que la longueur du canal quantique augmente, de moins en moins de photons réussissent à traverser le lien, car aucun matériau n'est parfaitement transparent et l'absorption et la diffusion font des ravages.

"C'est un problème pour les techniques existantes de vérification de non-localité quantique avec des photons. Chaque photon perdu permet à l'espion de briser plus facilement la sécurité en imitant l'intrication."

Développer une méthode pour tester l'enchevêtrement en présence de perte a été un défi de taille pour la communauté scientifique depuis un certain temps.

L'équipe a utilisé une approche différente - la téléportation quantique - pour surmonter le problème des photons perdus.

Dr Morgan Weston, premier auteur de l'étude, ont déclaré avoir sélectionné les quelques photons qui ont survécu au canal à pertes élevées et téléporté ces photons chanceux dans un autre canal propre et efficace, canal quantique.

"Là, le test de vérification choisi, appelé pilotage quantique, peut se faire sans problème, " elle a dit.

"Notre schéma enregistre un signal supplémentaire qui nous permet de savoir si la particule lumineuse a traversé le canal de transmission. Cela signifie que les événements de distribution ayant échoué peuvent être exclus à l'avance, permettant à la communication d'être mise en œuvre en toute sécurité même en présence de très fortes pertes."

Cette mise à niveau n'est pas facile - l'étape de téléportation nécessite à elle seule des paires de photons supplémentaires de haute qualité. Ces paires de photons supplémentaires doivent être générées et détectées avec une efficacité extrêmement élevée, afin de compenser l'effet de la ligne de transmission avec perte.

Cela a été possible grâce à une technologie de pointe en matière de source de photons et de détection, développé conjointement avec le National Institute of Standards and Technology des États-Unis à Boulder, Colorado.

Bien que l'expérience ait été réalisée en laboratoire, il a testé des canaux avec une absorption photonique équivalente à environ 80 km de fibre optique de télécommunications.

L'équipe vise à intégrer leur méthode dans les réseaux quantiques développés par le Centre d'excellence du Conseil australien de la recherche pour le calcul quantique et les technologies de communication, et le tester dans des conditions réelles.