Mikel Sanz, du Département de Chimie Physique de l'UPV/EHU, dirige le groupe théorique d'une expérience publiée par la prestigieuse revue, Communication Nature . L'expérience a réussi à préparer un état quantique distant; c'est à dire., une communication absolument sécurisée a été établie avec un autre, ordinateur quantique physiquement séparé pour la première fois dans le régime des micro-ondes. Cette nouvelle technologie pourrait apporter une révolution dans les prochaines années.

Dans le cadre du grand projet européen du Quantum Flagship, dirigée par Mikel Sanz, chercheur du groupe QUTIS du département de chimie physique de l'UPV/EHU, une expérience a été menée en collaboration avec des chercheurs allemands et japonais qui ont réussi à développer un protocole pour préparer un état quantique à distance tout en effectuant une communication dans le micro-onde régime, "qui est la fréquence à laquelle tous les ordinateurs quantiques fonctionnent. C'est la première fois que la possibilité de le faire dans cette gamme a été examinée, ce qui pourrait amener une révolution dans les prochaines années dans le domaine des communications quantiques sécurisées et des radars micro-ondes quantiques, ", observe le chercheur principal de ce projet, Mikel Sanz.

La préparation d'un état quantique distant (appelée préparation d'état distant) est basée sur le phénomène d'intrication quantique, où des ensembles de particules intriquées perdent leur individualité et se comportent comme des entités uniques, même séparés spatialement. "Ainsi, si deux ordinateurs partagent cette corrélation quantique, effectuer des opérations sur un seul d'entre eux peut affecter l'autre. Une communication absolument sécurisée peut être obtenue, " explique Sanz.

Les études sur ce protocole de préparation d'états quantiques à distance ont commencé il y a une vingtaine d'années, mais à ce jour, la communication s'était toujours faite sur des ondes du domaine visible. "C'est parce que le travail dans cette plage peut être fait à température ambiante, puisque le rayonnement thermique des corps, par le simple fait d'être à température ambiante, est extrêmement faible dans le domaine optique, de sorte que les interférences existent à peine dans une telle communication, " explique le chercheur. " Cependant, en régime micro-ondes, des milliards, des milliards de photons à température ambiante sont générés, qui détruisent les propriétés quantiques, afin d'éviter toutes ces interférences, ces expériences doivent être effectuées à des températures proches du zéro absolu (0,05 Kelvin), limiter au maximum le rayonnement des corps et rendre la communication efficace".

Après un travail considérable sur le développement de cette technologie afin de réaliser les expériences, l'équipe a réussi à préparer un état quantique distant sur une distance de 35 centimètres. « Cela a servi de test de concept, également connu sous le nom de preuve de principe, un premier pas pour savoir qu'il est possible de continuer à développer cette technologie. Cependant, nous pensons qu'il s'agit d'un premier pas très important qui peut amener une révolution au cours de la prochaine décennie", souligne le Dr Sanz.

Le chercheur pointe deux domaines où cette révolution pourrait s'opérer :« d'une part, communication quantique ou cryptographie, puisque ce serait absolument sûr, et ne pas avoir à changer la fréquence de la gamme optique (comme cela se fait de nos jours) éviterait de nombreuses pertes dans cette communication. Et d'autre part, métrologie quantique ultra-précise et radars quantiques. Les différentes applications radar sont basées sur la détection d'objets, et cette détection se fait en micro-onde; et comme il existe des appareils comme les drones qui deviennent de plus en plus petits, les radars doivent avoir une capacité de plus en plus grande pour les détecter, pour savoir où ils sont. La technologie que nous développons peut aider considérablement à cet égard. »

Ces applications et bien d'autres dont cette technologie est capable ne peuvent être conçues à des températures aussi basses que celles dans lesquelles elle opère actuellement, si bien que « l'un des objectifs du projet est de tenter de faire fonctionner cette technologie à température ambiante. Au final, ce que nous cherchons, c'est d'apporter cette technologie aux produits commerciaux, " conclut Sanz.