Des chercheurs de l'Université de Copenhague ont développé une nouvelle technique qui maintient les bits quantiques de lumière stables à température ambiante au lieu de ne fonctionner qu'à -270 degrés. Leur découverte permet d'économiser de l'énergie et de l'argent et constitue une percée dans la recherche quantique.

Comme presque toutes nos informations privées sont numérisées, il est de plus en plus important que nous trouvions des moyens de protéger nos données et nous-mêmes contre le piratage.

La cryptographie quantique est la réponse des chercheurs à ce problème, et plus précisément un certain type de qubit — constitué de photons uniques :particules de lumière.

Photons uniques ou qubits de lumière, comme on les appelle aussi, sont extrêmement difficiles à pirater. Cependant, Pour que ces qubits de lumière soient stables et fonctionnent correctement, ils doivent être stockés à des températures proches du zéro absolu, c'est-à-dire moins 270 °C, ce qui nécessite d'énormes quantités d'énergie et de ressources.

Dans une étude récemment publiée, des chercheurs de l'Université de Copenhague démontrent une nouvelle façon de stocker ces qubits à température ambiante cent fois plus longtemps que jamais auparavant. Eugène Simon Polzik, professeur d'optique quantique à l'Institut Niels Bohr, dit, "Nous avons développé un revêtement spécial pour nos puces mémoire qui aide les bits quantiques de lumière à être identiques et stables tout en étant à température ambiante. De plus, notre nouvelle méthode nous permet de stocker les qubits beaucoup plus longtemps, ce qui correspond à des millisecondes au lieu de microsecondes, ce qui n'était pas possible auparavant. Nous sommes vraiment excités à ce sujet."

Le revêtement spécial des puces mémoire facilite grandement le stockage des qubits de lumière sans grands congélateurs, qui sont difficiles à utiliser et nécessitent beaucoup de puissance. Par conséquent, la nouvelle invention sera moins chère et plus compatible avec les exigences de l'industrie à l'avenir.

"L'avantage de stocker ces qubits à température ambiante est qu'il ne nécessite pas d'hélium liquide ou de systèmes laser complexes pour le refroidissement. C'est également une technologie beaucoup plus simple qui peut être implémentée plus facilement dans un futur Internet quantique, " dit Karsten Dideriksen, un UCPH-Ph.D. sur le projet.

Normalement, les températures chaudes perturbent l'énergie de chaque bit quantique de lumière. "Dans nos puces de mémoire, des milliers d'atomes volent autour en émettant des photons, également connu sous le nom de qubits de lumière. Lorsque les atomes sont exposés à la chaleur, ils commencent à se déplacer plus rapidement et entrent en collision les uns avec les autres et avec les parois de la puce. Cela les amène à émettre des photons très différents les uns des autres. Mais nous avons besoin qu'ils soient exactement les mêmes afin de les utiliser pour une communication sûre à l'avenir, " explique Eugene Polzik. " C'est pourquoi nous avons développé une méthode qui protège la mémoire atomique avec le revêtement spécial pour l'intérieur des puces mémoire. Le revêtement se compose de paraffine qui a une structure semblable à de la cire et qui agit en adoucissant la collision des atomes, rendre les photons ou qubits émis identiques et stables. Aussi, nous avons utilisé des filtres spéciaux pour nous assurer que seuls les photons identiques étaient extraits des puces mémoire."

Même si la nouvelle découverte est une percée dans la recherche quantique, il a encore besoin de plus de travail.

"À l'heure actuelle, nous produisons les qubits de lumière à faible débit, un photon par seconde, tandis que les systèmes refroidis peuvent produire des millions dans le même laps de temps. Mais nous pensons que cette nouvelle technologie présente des avantages importants et que nous pouvons surmonter ce défi à temps, " conclut Eugène.

L'étude est publiée dans Communication Nature .