Représentation par un artiste d’une téléportation quantique impliquant des états tridimensionnels
Contrairement aux ordinateurs ordinaires où les données sont stockées en bits binaires de 0 ou 1, les « qubits » des ordinateurs quantiques peuvent exister comme les deux en même temps. Plus étrange encore, ces informations peuvent être effectivement « téléportées » sur n’importe quelle distance. Aujourd’hui, des scientifiques autrichiens et chinois ont réussi à créer des photons qui existent en tant que 0,1 et 2 simultanément, et ont téléporté ces états quantiques complexes.
Les ordinateurs quantiques sont prêts à laisser les ordinateurs traditionnels et même les superordinateurs mordre la poussière, et ils doivent leur augmentation exponentielle en puissance au fait qu’ils vont au-delà du binaire. Un « bit » d’information n’est pas limité à un 0 ou un 1 – il peut être l’un ou l’autre ou les deux en même temps, un peu comme le fameux chat de Schrödinger.
En théorie, l’ajout d’états supplémentaires augmente encore plus la puissance : ajoutez un 2, par exemple, et la plage des états possibles augmente de façon exponentielle. Un qubit peut être n’importe quelle valeur individuelle, ou n’importe quel appariement de deux, ou les trois à la fois.
Et maintenant, ces états quantiques théoriques de plus grande dimension n’ont pas seulement été démontrés dans des expériences de laboratoire, mais ils ont également été téléportés. L’équipe comprend des scientifiques de l’Académie autrichienne des sciences, de l’Université de Vienne et de l’Université des sciences et technologies de Chine.
L’équipe a basé ses expériences sur un favori de longue date appelé le test de Bell. Dans ce cas, deux photons sont émis dans des directions différentes en même temps, et lorsqu’une certaine propriété de l’un est manipulée et mesurée, l’autre finit généralement par être le même. Cette information semble être « téléportée » au deuxième photon, peu importe la distance qui les sépare.
Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont adapté l’expérience classique pour téléporter un état à trois niveaux, qu’ils appellent un « qutrit ». L’état quantique dans ce cas est celui des trois fibres optiques qu’un photon traverse – en se rappelant bien sûr que la physique quantique permet à un seul photon d’être dans l’une ou les trois fibres à la fois.
L’équipe a utilisé un séparateur de faisceau multiport pour diriger les photons, puis a manipulé leurs états à l’aide de photons auxiliaires. En contrôlant soigneusement les modèles d’interférence de ces photons, l’équipe a réussi à téléporter cette information quantique vers un autre photon, même si les deux photons n’ont jamais interagi physiquement.
Cette expérience montre que la téléportation quantique peut non seulement se faire en trois dimensions, mais qu’en théorie, elle peut se faire dans un nombre quelconque de dimensions.
Cette étude est une étape vers l’exploitation de la mécanique quantique pour une meilleure électronique. Dans un avenir pas trop lointain, un Internet quantique pourrait connecter des ordinateurs quantiques entre eux pour envoyer des données incroyablement rapidement par téléportation quantique.
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.070505
