L'effort international dirigé par des chercheurs du Centre de dynamique quantique de l'Université Griffith met en évidence le potentiel des réseaux quantiques pour révolutionner les technologies de communication au niveau quantique. L'étude intitulée "Activation de non-localité dans un réseau quantique photonique" a été publiée dans Nature Communications. .

Les chercheurs Nora Tischler et Sergei Slussarenko, responsables de programme au nœud du Centre d'excellence ARC pour le calcul quantique et les technologies de communication (CQC2T) de l'Université Griffith, estiment que leurs découvertes constituent un premier pas vers des réseaux quantiques à grande échelle, qui pourraient fondamentalement changer notre façon de communiquer à l'échelle mondiale.

L’étude plonge dans le monde complexe de l’intrication quantique, un phénomène dans lequel les particules maintiennent une connexion quelle que soit la distance qui les sépare. L'intrication quantique, reconnue depuis longtemps comme la pierre angulaire de la technologie quantique, a intrigué les scientifiques en raison de ses applications potentielles dans les capteurs hypersensibles et les canaux de communication ultra-privés.

CQC2T Ph.D. Le chercheur Luis Villegas-Aguilar, aux côtés de l'équipe de l'Université Griffith, s'est lancé dans un voyage pour explorer la relation entre l'intrication quantique et la non-localité, des corrélations mystérieuses qu'Einstein a qualifiées d'« action effrayante à distance ».

La dégradation de ces effets quantiques due au bruit a posé un défi majeur dans la réalisation de leurs applications pratiques. L'expérience menée par l'équipe de recherche a abordé ce défi de front.

"Essentiellement, notre expérience démontre comment les réseaux peuvent être utilisés pour surmonter le bruit dans les communications quantiques", explique Villegas-Aguilar. "En simulant des conditions réelles dans un environnement contrôlé, nous visions à améliorer la tolérance au bruit et à "activer" la non-localité quantique au sein d'une structure de réseau."

Pour atteindre cet objectif, ils ont uni leurs forces avec des chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud, de l’Université de la Sorbonne, en France, et du National Institute of Standards and Technology aux États-Unis. L'équipe a mis en place un réseau quantique à trois stations dans leurs laboratoires, imitant les configurations que l'on pourrait trouver dans un futur Internet quantique.

"Dans notre expérience, nous avons envoyé les particules intriquées vers différentes stations à l'intérieur du laboratoire. Nous avons utilisé des photons uniques intriqués, qui sont des particules quantiques de lumière", a expliqué le Dr Tischler.

"Le réseau quantique à trois stations, simulant les conditions bruyantes que l'on pourrait rencontrer dans un réseau plus vaste déployé sur le terrain. Premièrement, nous avons commencé avec seulement deux photons intriqués et avons prouvé qu'ils ne pouvaient pas produire de non-localité quantique au-delà d'une limite de bruit spécifique. "

Ensuite, grâce à une conception et une mise en œuvre méticuleuses, les chercheurs ont observé un phénomène remarquable :la non-localité quantique précédemment perdue a pu être récupérée en ajoutant un lien de connectivité supplémentaire.

"Nous avons observé que l'ajout de la troisième station à la configuration du réseau nous permettait de surmonter les effets du bruit et d'activer la non-localité quantique", explique le Dr Emanuele Polino, chercheur postdoctoral impliqué dans l'expérience.

L'équipe est convaincue que leurs résultats font non seulement progresser notre compréhension des phénomènes quantiques, mais ouvrent également la voie au développement de technologies quantiques résilientes et robustes.

Alors que le monde continue de progresser vers une ère d'informatique et de communication quantiques, cette recherche représente une étape importante dans l'exploitation de tout le potentiel de la mécanique quantique.