L'une des caractéristiques essentielles requises pour la réalisation d'un ordinateur quantique est l'intrication quantique. Une équipe de physiciens de l'Université de Vienne et de l'Académie autrichienne des sciences (ÖAW) présente une nouvelle technique pour détecter l'intrication même dans les systèmes quantiques à grande échelle avec une efficacité sans précédent. Cela rapproche les scientifiques de la mise en œuvre d'un calcul quantique fiable. Les nouveaux résultats sont d'une pertinence directe pour les futures générations de dispositifs quantiques et sont publiés dans le numéro actuel de la revue Physique de la nature .

Le calcul quantique a attiré l'attention de nombreux scientifiques en raison de son potentiel à surpasser les capacités des ordinateurs standard pour certaines tâches. Pour la réalisation d'un ordinateur quantique, l'une des caractéristiques les plus essentielles est l'intrication quantique. Ceci décrit un effet dans lequel plusieurs particules quantiques sont interconnectées de manière complexe. Si l'une des particules intriquées est influencée par une mesure externe, l'état de l'autre particule intriquée change également, peu importe à quel point ils peuvent être éloignés les uns des autres. De nombreux scientifiques développent de nouvelles techniques pour vérifier la présence de cette caractéristique quantique essentielle dans les systèmes quantiques. Des méthodes efficaces ont été testées pour des systèmes contenant seulement quelques qubits, les unités de base de l'information quantique. Cependant, la mise en œuvre physique d'un ordinateur quantique impliquerait des systèmes quantiques beaucoup plus grands. Encore, avec les méthodes conventionnelles, vérifier l'enchevêtrement dans les grands systèmes devient difficile et prend du temps, car de nombreux essais expérimentaux répétés sont nécessaires.

S'appuyant sur un schéma théorique récent, une équipe de physiciens expérimentaux et théoriques de l'Université de Vienne et de l'ÖAW dirigée par Philip Walther et Borivoje Dakić, avec des collègues de l'Université de Belgrade, démontré avec succès que la vérification de l'enchevêtrement peut être entreprise d'une manière étonnamment efficace et en très peu de temps, rendant ainsi cette tâche applicable également aux systèmes quantiques à grande échelle. Pour tester leur nouvelle méthode, ils ont produit expérimentalement un système quantique composé de six photons intriqués. Les résultats montrent que seuls quelques essais expérimentaux suffisent pour confirmer la présence d'un enchevêtrement avec une confiance extrêmement élevée, jusqu'à 99,99 pour cent.

La méthode vérifiée peut être comprise de manière assez simple. Après qu'un système quantique a été généré en laboratoire, les scientifiques choisissent soigneusement des mesures quantiques spécifiques qui sont ensuite appliquées au système. Les résultats de ces mesures permettent soit de confirmer soit d'infirmer la présence d'un enchevêtrement. "C'est en quelque sorte similaire à poser certaines questions oui-non au système quantique et à noter les réponses données. Les réponses les plus positives sont données, plus la probabilité que le système présente un enchevêtrement est élevée, " dit Valeria Saggio, premier auteur de la publication en Physique de la nature . Étonnamment, le nombre de questions et réponses nécessaires est extrêmement faible. La nouvelle technique s'avère être des ordres de grandeur plus efficace par rapport aux méthodes conventionnelles.

De plus, dans certains cas, le nombre de questions nécessaires est même indépendant de la taille du système, confirmant ainsi la puissance de la nouvelle méthode pour les futures expériences quantiques.

Alors que la mise en œuvre physique d'un ordinateur quantique est toujours confrontée à divers défis, de nouvelles avancées telles que la vérification efficace de l'enchevêtrement pourraient faire avancer le domaine, contribuant ainsi au progrès des technologies quantiques.