Des scientifiques chinois ont démontré un réseau quantique expérimental utilisant des drones comme points de relais

À l’avenir, les réseaux de communication pourraient être basés sur le monde bizarre de la mécanique quantique, et maintenant nous nous rapprochons de cette réalité. Des chercheurs chinois ont démontré un réseau quantique dans lequel des photons intriqués sont diffusés entre des drones et des stations au sol, maintenant avec succès leur liaison quantique sur une distance de 1 km.

L’intrication quantique implique que des paires de particules deviennent si imbriquées qu’il devient impossible de les décrire individuellement. En mesurant une propriété de l’un d’entre eux, telle que sa polarisation, vous pourrez dire la même propriété de son partenaire. Encore plus étrange cependant, il semble être le cas que vous êtes en train de changer l’état du partenaire instantanément, peu importe à quel point la distance qui les sépare.

Ce phénomène étrange peut être exploité pour créer des réseaux de communication quantiques rapides et sécurisés. Des paires de photons enchevêtrées sont générées, puis un photon est transmis à chaque utilisateur pour leur permettre de communiquer instantanément en mesurant leurs photons. La plupart des installations expérimentales jusqu’à présent l’ont testé à l’aide de câbles à fibres optiques, mais les photons peuvent perdre leur enchevêtrement sur de longues distances lorsqu’ils rebondissent sur les côtés des fibres optiques.

Les transmettre par voie aérienne peut augmenter les distances sur lesquelles les communications quantiques peuvent fonctionner. Dans le passé, cela se faisait à l’aide de satellites tels que Micius, qui, il y a quelques années, ont brisé des records en transmettant des informations quantiques entre deux stations au sol distantes de 1200 km.

Mais l’accès aux satellites n’est pas toujours disponible et il peut y avoir des difficultés techniques. Ainsi, dans la nouvelle étude, des chercheurs de l’Université de Nanjing en Chine ont expérimenté une configuration similaire, un peu plus proche du sol: des drones.

Dans cette expérience, les chercheurs ont voulu connecter deux stations au sol, l’une surnommée Alice et l’autre Bob. Chaque station recueille des photons à l’aide d’un télescope avec une ouverture de 26 mm de large et un détecteur à photon unique. Mais ce n’était pas un lien direct entre les stations – il y avait deux drones planant dans le ciel au-dessus d’eux.

Le premier drone génère des paires intriquées de photons infrarouges, puis envoie l’un d’eux à la station Alice et l’autre au deuxième drone. Ce drone utilise une fibre optique pour collimater les photons qu’il reçoit, les «focalisant» efficacement afin qu’ils puissent ensuite être transmis à la station Bob au sol.

Les drones étaient distants d’environ 200 m et chacun se trouvait à 400 m de la station vers laquelle il transmettait les photons, ce qui signifie que le message parcourait effectivement 1 km au total. Alice a enregistré environ 25% des photons envoyés, tandis que Bob n’en a capturé qu’environ 4%. Cela peut sembler faible, mais c’est une avancée décente par rapport aux expériences précédentes sur la fibre optique où seulement environ un pour cent des photons ont terminé le voyage.

L’équipe a comparé les polarisations des photons reçus par les stations Alice et Bob et a constaté qu’ils restaient enchevêtrés pendant tout le voyage.

Selon les chercheurs, les prochaines étapes consistent à ajouter plus de drones pour augmenter la taille du réseau, fournissant potentiellement des liaisons quantiques à travers une ville. Contrairement aux satellites ou aux réseaux de fibre optique, des essaims de drones pourraient éventuellement être déployés relativement rapidement en cas de besoin, presque partout. Ils pourraient relier deux points qui n’ont pas de ligne de vue directe et, contrairement aux tours, ils peuvent se déplacer pour éviter les obstacles ou les intempéries.

https://physics.aps.org/articles/v14/7

https://www.nju.edu.cn/EN/4642/list.htm

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.020503