Des atomes intriqués traversent le réseau quantique d’un laboratoire à l’autre
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Les ions piégés sont l’un des principaux systèmes pour construire des ordinateurs quantiques et d’autres technologies quantiques. Pour relier plusieurs de ces systèmes quantiques, des interfaces sont nécessaires à travers lesquelles les informations quantiques peuvent être transmises. Ces dernières années, des chercheurs dirigés par Tracy Northup et Ben Lanyon du département de physique expérimentale de l’Université d’Innsbruck ont développé une méthode pour y parvenir en piégeant des atomes dans des cavités optiques de sorte que l’information quantique puisse être efficacement transférée aux particules lumineuses. Les particules lumineuses peuvent ensuite être envoyées à travers des fibres optiques pour connecter des atomes à différents endroits. Aujourd’hui, leurs équipes, ainsi que des théoriciens dirigés par Nicolas Sangouard de l’Université Paris-Saclay, ont pour la première fois intriqué deux ions piégés à plus de quelques mètres l’un de l’autre.
Plateforme de construction de réseaux quantiques
Les deux systèmes quantiques ont été installés dans deux laboratoires, l’un dans le bâtiment qui abrite le Département de physique expérimentale et l’autre dans le bâtiment qui abrite l’Institut d’optique quantique et d’information quantique de l’Académie autrichienne des sciences. “Jusqu’à présent, les ions piégés n’étaient enchevêtrés les uns avec les autres que sur quelques mètres dans le même laboratoire. Ces résultats ont également été obtenus en utilisant des systèmes de contrôle partagés et des photons (particules lumineuses) avec des longueurs d’onde qui ne sont pas adaptées pour voyager sur des distances beaucoup plus longues, ” explique Ben Lanyon. Après des années de recherche et de développement, les physiciens d’Innsbruck ont maintenant réussi à enchevêtrer deux ions sur le campus. “Pour ce faire, nous avons envoyé des photons individuels enchevêtrés avec les ions sur un câble à fibre optique de 500 mètres et les avons superposés les uns aux autres, échangeant l’enchevêtrement vers les deux ions distants”, explique Tracy Northup, décrivant l’expérience. “Nos résultats montrent que les ions piégés sont une plate-forme prometteuse pour la réalisation de futurs réseaux distribués d’ordinateurs quantiques, de capteurs quantiques et d’horloges atomiques.”
Les équipes de Ben Lanyon et de Tracy Northup font partie de la Quantum Internet Alliance, un projet international sous le Quantum Flagship de l’Union européenne. Les derniers résultats ont été publiés dans Lettres d’examen physique. La recherche a été soutenue financièrement par le Fonds scientifique autrichien FWF et l’Union européenne, entre autres.
