Des chercheurs ont atteint la téléportation quantique durable à longue distance


Est-ce que quelqu’un se souvient du dispositif de communication corrélé quantique que j’ai décrit dans le programme spatial secret? – Corey Goode

La percée, réalisée par des chercheurs du Caltech, du Fermilab et de la NASA, entre autres, est un pas vers un Internet quantique pratique.

Dans une percée majeure dans la quête de l’Internet quantique, une technologie qui révolutionnerait l’informatique de multiples façons, un consortium d’institutions réputées a annoncé la première démonstration de téléportation quantique soutenue et haute fidélité sur de longues distances.


Dirigée par Caltech, une collaboration entre Fermilab, AT&T, l’Université Harvard, le Jet Propulsion Laboratory de la NASA et l’Université de Calgary rapporte la téléportation réussie de qubits, unités de base de l’information quantique, sur 22 kilomètres de fibre dans deux bancs d’essai : le Caltech Quantum Network et le Fermilab Quantum Network.

« L’équipe a travaillé de manière persistante et a gardé la tête baissée au cours des dernières années », a déclaré Maria Spiropulu, physicienne des particules à Caltech qui dirige le programme de recherche INQNET  et co-auteur du nouvel article, dans un e-mail.

Bien que la collaboration sache qu’elle avait « obtenu des résultats significatifs » au printemps 2020, a ajouté Spiropulu, ils se sont abstenus de partager les nouvelles, même de manière informelle sur les réseaux sociaux, jusqu’à la publication de l’étude complète cette semaine.

« Nous voulions repousser les limites de ce type de recherche et prendre des mesures importantes sur la voie de la réalisation à la fois d’applications réelles pour les communications et les réseaux quantiques et de tester des idées de physique fondamentale », a déclaré Panagiotis Spentzouris, responsable du programme de science quantique au Fermilab. , dans un e-mail.

« Donc, quand nous l’avons finalement fait, l’équipe était ravie, très fière d’avoir obtenu ces résultats de haute qualité et record », a-t-il poursuivi. « Et nous sommes très heureux de pouvoir passer à la phase suivante, en utilisant le savoir-faire et les technologies de ce travail vers le déploiement de réseaux quantiques. »

Les chercheurs affirment que leur expérience a utilisé un équipement « sur étagère » compatible à la fois avec l’infrastructure de télécommunications existante et les technologies quantiques émergentes. Les résultats « fournissent une base réaliste pour un Internet quantique haute fidélité avec des dispositifs pratiques », selon une étude publiée dans le journal PRX Quantum report.

La téléportation quantique n’implique pas le transfert réel de matière. Au contraire, les particules quantiques sont enchevêtrées (dépendantes les unes des autres, même sur de longues distances) et connaissent en quelque sorte la propriété de leur autre moitié. De notre explicatif plus tôt cette année:


D’une certaine manière, les particules intriquées se comportent comme si elles étaient conscientes du comportement de l’autre particule. Les particules quantiques, à tout moment, sont dans un état quantique de probabilités, où les propriétés telles que la position, la quantité de mouvement et le spin de la particule ne sont pas déterminées avec précision tant qu’il n’y a pas de mesure. Pour les particules intriquées, l’état quantique de chacune dépend de l’état quantique de l’autre ; si une particule est mesurée et change d’état, par exemple, l’état de l’autre particule changera en conséquence.

L’étude visait à téléporter l’état des qubits quantiques, ou « bits quantiques », qui sont les unités de base de l’informatique quantique. Selon l’étude, les chercheurs ont mis en place ce qui est essentiellement un réseau compact avec trois nœuds : Alice, Charlie et Bob. Dans cette expérience, Alice envoie un qubit à Charlie. Bob a une paire de qubits intriqués et envoie également un qubit à Charlie, où il interfère avec le qubit d’Alice. Charlie projette le qubit d’Alice sur un état de Bell quantique intriqué qui transfère l’état du qubit d’origine d’Alice au qubit restant de Bob.

La percée est notable pour plusieurs raisons. De nombreuses démonstrations précédentes de téléportation quantique se sont avérées instables sur de longues distances. Par exemple, en 2016, des chercheurs de l’Université de Calgary ont pu effectuer une téléportation quantique à une distance de six kilomètres . C’était le record du monde à l’époque et était considéré comme une réalisation majeure.

Le but ultime est de créer des réseaux quantiques qui utiliseraient l’intrication et la superposition pour augmenter considérablement la vitesse, la puissance et la sécurité de calcul par rapport aux ordinateurs classiques. Par exemple, le département américain de l’Énergie a un plan ambitieux pour construire un réseau quantique entre ses laboratoires nationaux.


Tout domaine qui repose sur les ordinateurs serait affecté par la réalisation de cette technologie, bien qu’une grande partie du potentiel futur des réseaux quantiques tourne autour de la cryptographie, des algorithmes de recherche, des services financiers et des simulations quantiques qui pourraient modéliser des phénomènes complexes.

L’informatique quantique est à l’horizon depuis des années, et cette étude nous rapproche un peu plus de sa réalisation à une échelle pratique. Mais ne vous attendez pas à surfer sur un Internet quantique de si tôt.


« Les gens sur les réseaux sociaux demandent s’ils devraient s’inscrire à un fournisseur d’accès Internet quantique (en plaisantant bien sûr) », a déclaré Spiropulu. « Nous avons besoin de (beaucoup) plus de travail de R&D. »

Maintenant que Fermilab, Caltech et ses partenaires ont démontré cette étape clé vers ces réseaux, l’équipe prévoit de développer davantage la technologie de l’information quantique en construisant un réseau à l’échelle métropolitaine, appelé Illinois Express Quantum Network , autour de Chicago.

« Il y a de nombreux fronts que nous devons faire avancer », a déclaré Spentzouris, « à la fois dans les applications des technologies de communication et de réseau quantiques et dans l’avancement de l’ingénierie des systèmes. Nous travaillons déjà dur sur le développement d’architecture, de processus et de protocoles pour les réseaux quantiques et sur l’optimisation de certaines métriques, notamment le taux de communication et la portée.

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