Des mesures extrêmement précises de signaux hyperfréquences peuvent potentiellement être utilisées pour le cryptage de données basé sur la cryptographie quantique et à d'autres fins.

Des chercheurs de l'Université Aalto et de l'Université de Jyväskylä ont développé une nouvelle méthode de mesure des signaux micro-ondes de manière extrêmement précise. Cette méthode peut être utilisée pour le traitement de l'information quantique, par exemple, en transformant efficacement les signaux des circuits hyperfréquences vers le régime optique.

Limite quantique importante

Si vous essayez de syntoniser une station de radio mais que la tour est trop éloignée, le signal est déformé par le bruit. Le bruit résulte principalement de la nécessité d'amplifier l'information portée par le signal afin de la transférer sous une forme audible. Selon les lois de la mécanique quantique, tous les amplificateurs ajoutent du bruit. Au début des années 1980, Le physicien américain Carlton Caves a prouvé théoriquement que le principe d'incertitude de Heisenberg pour de tels signaux exige qu'au moins la moitié d'un quantum d'énergie de bruit soit ajouté au signal. Dans la vie de tous les jours, ce genre de bruit n'a pas d'importance, mais des chercheurs du monde entier ont cherché à créer des amplificateurs qui se rapprocheraient de la limite de Caves.

« La limite quantique des amplificateurs est essentielle pour mesurer des signaux quantiques délicats, tels que ceux générés en informatique quantique ou en mesure de mécanique quantique, parce que le bruit ajouté limite la taille des signaux qui peuvent être mesurés', explique le professeur Mika Sillanpää.

Des bits quantiques aux qubits volants

Jusque là, la solution pour se rapprocher de la limite est un amplificateur à base de jonctions tunnel supraconductrices développé dans les années 1980, mais cette technologie a ses problèmes. Dirigé par Sillanpää, les chercheurs d'Aalto et de l'Université de Jyväskylä ont combiné un résonateur nanomécanique – un nanotambour vibrant – avec deux circuits supraconducteurs, c'est-à-dire des cavités.

'Par conséquent, nous avons fait la mesure micro-ondes la plus précise avec des nanodrums jusqu'à présent', explique Caspar Ockeloen-Korppi de l'université d'Aalto, qui a effectué la mesure réelle.

En plus de la mesure micro-ondes, ce dispositif permet de transformer l'information quantique d'une fréquence à une autre tout en l'amplifiant.

« Cela permettrait par exemple de transférer des informations des bits quantiques supraconducteurs vers les « qubits volants » dans le domaine de la lumière visible et inversement », imaginer les créateurs de la théorie de l'appareil, Tero Heikkilä, Professeur à l'Université de Jyväskylä, et le chercheur de l'Académie Francesco Massel. Par conséquent, la méthode a un potentiel de cryptage de données basé sur la mécanique quantique, c'est-à-dire la cryptographie quantique, ainsi que d'autres applications.