Communication quantique, qui garantit une sécurité absolue des données, est l'une des branches les plus avancées de la "deuxième révolution quantique". En communication quantique, les parties participantes peuvent détecter toute tentative d'écoute en recourant au principe fondamental de la mécanique quantique - une mesure affecte la quantité mesurée. Ainsi, la simple existence d'un espion peut être détectée en identifiant les traces que ses mesures du canal de communication laissent derrière elles.

L'inconvénient majeur de la communication quantique aujourd'hui est la faible vitesse de transfert des données, qui est limitée par la vitesse à laquelle les parties peuvent effectuer des mesures quantiques.

Des chercheurs de l'université de Bar-Ilan ont mis au point une méthode qui dépasse cette "limite de vitesse", et permet une augmentation du taux de transfert de données de plus de 5 ordres de grandeur ! Leurs conclusions ont été publiées aujourd'hui dans la revue Communication Nature .

La détection homodyne est une pierre angulaire de l'optique quantique, agissant comme un outil fondamental pour le traitement de l'information quantique. Cependant, la méthode homodyne standard souffre d'une forte limitation de bande passante. Alors que les phénomènes d'optique quantique, exploité pour la communication quantique, peut facilement couvrir une bande passante de plusieurs THz, les méthodes de traitement standard de ces informations sont intrinsèquement limitées à la plage MHz-GHz accessible électroniquement, laissant un écart dramatique entre les phénomènes optiques pertinents qui sont utilisés pour transporter l'information quantique, et la capacité de le mesurer. Ainsi, la vitesse à laquelle l'information quantique peut être traitée est fortement limitée.

Dans leur travail, les chercheurs remplacent la non-linéarité électrique qui sert de cœur de détection homodyne, qui transforme l'information quantique optique en un signal électrique classique, avec une non-linéarité optique directe, transformer l'information quantique en un signal optique classique. Ainsi, le signal de sortie de la mesure reste dans le régime optique, et préserve l'énorme bande passante offerte par les phénomènes optiques.

"Nous proposons une mesure optique directe qui préserve la bande passante de l'information, au lieu d'une mesure électrique qui compromet la bande passante de l'information optique quantique, " dit le Dr Yaakov Shaked, qui a mené la recherche pendant son doctorat. études dans le laboratoire du professeur Avi Pe'er. Pour démontrer cette idée, les chercheurs effectuent une mesure simultanée d'un état optique quantique ultra large bande, couvrant 55THz, présentant un comportement non classique sur l'ensemble du spectre. Une telle mesure, en utilisant la méthode standard, serait pratiquement impossible.

La recherche a été réalisée grâce à une collaboration entre les laboratoires d'optique quantique du professeur Avi Pe'er et du professeur Michael Rosenbluh, avec Yoad Michael, Dr. Rafi Z. Vered et Leon Bello au Département de physique et à l'Institut de nanotechnologie et de matériaux avancés de l'Université Bar-Ilan.

Cette nouvelle forme de mesure quantique est également pertinente pour d'autres branches de la "seconde révolution quantique", comme l'informatique quantique avec des super pouvoirs, détection quantique avec une super sensibilité, et l'imagerie quantique avec une super résolution.