Dans une nouvelle percée, des chercheurs de l'Université de Copenhague, en collaboration avec l'Université de la Ruhr à Bochum, ont résolu un problème qui a causé des maux de tête aux chercheurs quantiques pendant des années. Les chercheurs peuvent désormais contrôler deux sources de lumière quantique au lieu d'une seule. Aussi triviale que cela puisse paraître aux non-initiés au quantique, cette percée colossale permet aux chercheurs de créer un phénomène connu sous le nom d'intrication mécanique quantique. Cela ouvre à son tour de nouvelles portes aux entreprises et autres pour exploiter la technologie à des fins commerciales.

Passer de un à deux est un exploit mineur dans la plupart des contextes. Mais dans le monde de la physique quantique, cela est crucial. Pendant des années, des chercheurs du monde entier se sont efforcés de développer des sources lumineuses quantiques stables et d'obtenir le phénomène connu sous le nom d'intrication mécanique quantique - un phénomène aux propriétés proches de la science-fiction, où deux sources lumineuses peuvent s'affecter instantanément et potentiellement sur de grandes distances. distances géographiques. L'intrication est la base même des réseaux quantiques et est essentielle au développement d'un ordinateur quantique efficace.

Des chercheurs de l'Institut Niels Bohr ont publié un nouveau résultat dans la très estimée revue Science, dans lequel ils ont réussi à faire exactement cela. Selon le professeur Peter Lodahl, l'un des chercheurs à l'origine de ce résultat, il s'agit d'une étape cruciale dans l'effort visant à faire passer le développement de la technologie quantique au niveau supérieur et à « quantifier » les ordinateurs, le cryptage et Internet de la société.

« Nous pouvons désormais contrôler deux sources lumineuses quantiques et les connecter l'une à l'autre. Cela peut sembler peu, mais c'est une avancée majeure et s'appuie sur les 20 dernières années de travail. Ce faisant, nous avons révélé la clé de la mise à l'échelle de la technologie, qui est cruciale pour les applications matérielles quantiques les plus révolutionnaires », déclare le professeur Peter Lodahl, qui a mené des recherches dans ce domaine depuis 2001.

La magie se produit dans une soi-disant nanopuce – qui n'est pas beaucoup plus grande que le diamètre d'un cheveu humain – que les chercheurs ont également développée ces dernières années.

Les sources quantiques dépassent l'ordinateur le plus puissant du monde

Le groupe de Peter Lodahl travaille avec un type de technologie quantique qui utilise des particules lumineuses, appelées photons, comme micro-transporteurs pour déplacer des informations quantiques.

Alors que le groupe de Lodahl est un chef de file dans cette discipline de la physique quantique, ils n'ont pu contrôler qu'une seule source de lumière à la fois jusqu'à présent. En effet, les sources lumineuses sont extraordinairement sensibles au « bruit » extérieur, ce qui les rend très difficiles à copier. Dans leur nouveau résultat, le groupe de recherche a réussi à créer deux sources lumineuses quantiques identiques plutôt qu'une seule.

"L'enchevêtrement signifie qu'en contrôlant une source de lumière, vous affectez immédiatement l'autre. Cela permet de créer tout un réseau de sources lumineuses quantiques enchevêtrées, qui interagissent toutes les unes avec les autres, et que vous pouvez obtenir pour effectuer des opérations quantiques sur les bits de la même manière que les bits dans un ordinateur ordinaire, mais avec beaucoup plus de puissance », explique le postdoc Alexey Tiranov, l'auteur principal de l'article.

En effet, un bit quantique peut être à la fois un 1 et un 0, ce qui entraîne une puissance de traitement inatteignable avec la technologie informatique actuelle. Selon le professeur Lodahl, seulement 100 photons émis par une seule source de lumière quantique contiendront plus d'informations que le plus grand supercalculateur du monde ne peut en traiter.

En utilisant 20 à 30 sources de lumière quantique intriquées, il est possible de construire un ordinateur quantique universel à correction d'erreurs - le «Saint Graal» ultime de la technologie quantique, dans lequel les grandes entreprises informatiques injectent maintenant plusieurs milliards.

D'autres acteurs s'appuieront sur la recherche

Selon Lodahl, le plus grand défi a été de passer du contrôle d'une à deux sources de lumière quantique. Entre autres choses, cela a obligé les chercheurs à développer des nanopuces extrêmement silencieuses et à contrôler précisément chaque source lumineuse.

Avec la nouvelle percée de la recherche, la recherche fondamentale en physique quantique est maintenant en place. Il est maintenant temps pour d'autres acteurs de prendre le travail des chercheurs et de l'utiliser dans leurs quêtes pour déployer la physique quantique dans une gamme de technologies, y compris les ordinateurs, Internet et le cryptage.

« Il est trop coûteux pour une université de construire une configuration où nous contrôlons 15 à 20 sources de lumière quantique. Ainsi, maintenant que nous avons contribué à la compréhension de la physique quantique fondamentale et fait le premier pas sur le chemin, la mise à l'échelle est une tâche technologique », déclare le professeur Lodahl.

La recherche a été menée au "Centre d'excellence pour les réseaux quantiques hybrides (Hy-Q)" de la Fondation nationale danoise pour la recherche et est une collaboration entre l'Université de la Ruhr à Bochum en Allemagne et l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague.

Rapport de recherche:Dynamique collective super- et sous-radiante entre émetteurs quantiques optiques distants

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• La source: https://www.spacedaily.com/reports/Danish_quantum_physicists_make_nanoscopic_advance_of_colossal_significance_999.html