L'intrication est l'un des grands principes de la mécanique quantique. Des physiciens du groupe de recherche du professeur Johannes Fink à l'Institut des sciences et technologies d'Autriche (IST Autriche) ont trouvé un moyen d'utiliser un oscillateur mécanique pour produire un rayonnement intriqué. Cette méthode, que les auteurs ont publié dans l'édition actuelle de La nature , pourrait s'avérer extrêmement utile lorsqu'il s'agit de connecter des ordinateurs quantiques.

L'intrication est un phénomène typique du monde quantique, qui n'est pas présent dans le monde dit classique - le monde et les lois de la physique qui régissent notre vie quotidienne. Lorsque deux particules sont enchevêtrées, les caractéristiques d'une particule peuvent être déterminées en regardant l'autre. Cela a été découvert par Einstein, et le phénomène est maintenant activement utilisé en cryptographie quantique, où il est dit de conduire à des codes incassables. Le rayonnement peut aussi être intriqué :c'est le phénomène que Shabir Barzanjeh, un post-doctorant dans le groupe du professeur Fink à IST Austria et premier auteur de l'étude, fait actuellement des recherches.

"Imaginez une boîte avec deux sorties. Si les sorties sont enchevêtrées, on peut caractériser le rayonnement sortant d'une sortie en regardant l'autre, " explique-t-il. Le rayonnement intriqué a déjà été créé, mais dans cette étude, un objet mécanique a été utilisé pour la première fois. Avec une longueur de 30 micromètres et composé d'environ un billion (10 ¹² ) atomes, le faisceau de silicium créé par le groupe est grand à l'échelle quantique. "Pour moi, cette expérience était intéressante à un niveau fondamental, " dit Barzanjeh. " La question était :peut-on utiliser un si grand système pour produire un rayonnement non classique ? Maintenant, nous savons que la réponse est oui."

Mais l'appareil a aussi une valeur pratique. Les oscillateurs mécaniques pourraient servir de lien entre les ordinateurs quantiques extrêmement sensibles et les fibres optiques les reliant à l'intérieur des centres de données et au-delà. "Ce que nous avons construit est un prototype de lien quantique, " dit Barzanjeh.

Dans les ordinateurs quantiques supraconducteurs, l'électronique ne fonctionne qu'à des températures extrêmement basses, quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu (-273,15 °C). En effet, ces ordinateurs quantiques fonctionnent sur la base de photons micro-ondes, qui sont extrêmement sensibles au bruit et aux pertes. Si la température dans un ordinateur quantique augmente, toutes les informations sont détruites. En conséquence, transférer des informations d'un ordinateur quantique à un autre est actuellement presque impossible, car l'information devrait traverser un environnement trop chaud pour survivre.

Ordinateurs classiques en réseaux, d'autre part, sont généralement connectés via des fibres optiques, car le rayonnement optique est très robuste contre les perturbations qui pourraient corrompre ou détruire les données. L'utilisation de cette technologie réussie pour les ordinateurs quantiques nécessite la construction d'un lien qui peut convertir les photons micro-ondes de l'ordinateur quantique en supports d'informations optiques, ou un dispositif qui génère des champs optiques micro-ondes enchevêtrés comme ressource pour la téléportation quantique. Un tel lien servirait de pont entre l'optique à température ambiante et le monde quantique cryogénique, et le dispositif développé par les physiciens est un pas dans cette direction. "L'oscillateur que nous avons construit nous a rapprochés d'un Internet quantique, " dit le premier auteur Barzanjeh.

Mais ce n'est pas la seule application potentielle de l'appareil. "Notre système pourrait également être utilisé pour améliorer les performances des détecteurs d'ondes gravitationnelles, " explique Shabir Barzanjeh et Johannes Fink ajoute :" Il s'avère que l'observation de tels champs intriqués en régime permanent implique que l'oscillateur mécanique qui le produit doit être un objet quantique. Cela vaut pour tout type de médiateur, et sans avoir besoin de le mesurer directement, ainsi, à l'avenir, notre principe de mesure pourrait aider à vérifier ou à falsifier la nature potentiellement quantique d'autres systèmes difficiles à interroger comme les organismes vivants ou le champ gravitationnel."