Intriquer des ions piégés à plus de 200 mètres de distance

Il ne s’agit pas de seulement un ou deux mètres, mais bien de 230 mètres: voilà la distance sur laquelle des chercheurs soutenus par le projet QIA, financé par l’UE, ont réussi à intriquer deux ions. La réussite de cette intrication à longue distance montre que les ions piégés pourraient servir à créer des réseaux quantiques s’étendant sur des villes entières et, ultérieurement, à travers des continents. L’expérience est décrite dans une étude publiée dans la revue «Physical Review Letters».Dans l’informatique quantique à ions piégés, les ions — des atomes portant une charge électrique — sont en suspension et confinés dans des champs électromagnétiques en tant que bits quantiques, ou qubits. Les qubits à ions piégés sont prometteurs pour les applications d’information quantique, mais pour construire des réseaux quantiques, les états quantiques délicats des qubits doivent pouvoir être partagés sur de longues distances. L’équipe de recherche dirigée par la professeure Tracy Northup et le Dr Ben Lanyon, affiliés à l’université d’Innsbruck, partenaire autrichien du projet QIA, vient de montrer que la chose était faisable en intriquant deux ions piégés situés dans des bâtiments différents.

Comme l’indique un article publié sur le site web du projet QIA, l’équipe avait auparavant piégé des ions dans des cavités optiques afin de pouvoir transférer efficacement des informations quantiques à des particules de lumière (photons). Les photons avaient ensuite pu être transmis par l’intermédiaire de fibres optiques pour connecter des ions situés à différents endroits.

Pour leur nouvelle expérience, les chercheurs ont installé les deux systèmes quantiques dans deux laboratoires différents du Campus Technik de l’université d’Innsbruck. L’un des systèmes se trouvait dans le bâtiment du département de physique expérimentale de l’université, 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 intriqués les uns avec les autres que sur une distance de quelques mètres, à l’intérieur du même laboratoire», indique Ben Lanyon dans l’article. «Par ailleurs, ces résultats avaient été obtenus en utilisant des systèmes de contrôle partagés et des photons (particules de lumière) dont les longueurs d’onde n’étaient pas adaptées pour voyager sur des distances beaucoup plus longues.»

Grâce à des années de recherche, les scientifiques ont réussi à intriquer deux ions de part et d’autre du campus. «Pour y parvenir, nous avons envoyé des photons individuels intriqués avec les ions sur un câble à fibre optique de 500 mètres, et les avons superposés les uns sur les autres, procédant à un échange d’intrication avec les deux ions distants», explique Tracy Northup. «Nos résultats montrent que les ions piégés constituent une plateforme prometteuse pour mettre au point les futurs réseaux distribués d’ordinateurs quantiques, de capteurs quantiques et d’horloges atomiques.»

L’objectif à long terme de la QIA (Quantum Internet Alliance) consiste à mettre en place un internet quantique mondial conçu en Europe qui permettra des communications quantiques entre deux points quelconques de la planète. En vue de se rapprocher de cet objectif, elle a réuni 40 universités, entreprises et organismes de recherche européens de premier plan. Le projet se termine en 2026.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site web du projet QIA