L’intrication joue un rôle crucial dans la science de l’information quantique. Il peut être utilisé dans un ordinateur quantique capable d’effectuer simultanément de nombreuses opérations mathématiques. Pour utiliser efficacement un ordinateur quantique, de nombreuses particules intriquées doivent travailler ensemble. Ce sont les éléments essentiels pour les calculs, appelés qubits.
Une équipe de physiciens du Institut Max Planck of Quantum Optics à Garching a maintenant, pour la toute première fois, démontré cette tâche avec des photons émis par un seul atome. Ils pourraient générer jusqu’à 14 photons intriqués dans un résonateur optique, qui peuvent être préparés dans des états physiques quantiques spécifiques de manière ciblée et très efficace. La nouvelle méthode pourrait permettre la construction d’ordinateurs quantiques puissants et robustes et assurer la transmission sécurisée des données à l’avenir.
C’est la première fois que l’équipe génère jusqu’à 14 photons intriqués d’une manière définie et avec une grande efficacité.
Philip Thomas, doctorant à l’Institut Max Planck d’optique quantique (MPQ) à Garching près de Munich, a déclaré : “L’astuce de cette expérience était que nous utilisions un seul atome pour émettre les photons et les entrelacer d’une manière très spécifique. Pour ce faire, nous avons placé un atome de rubidium au centre d’une cavité optique, une chambre d’écho pour les ondes électromagnétiques. L’état de l’atome pourrait être traité avec précision avec une lumière laser d’une certaine fréquence. En utilisant une impulsion de contrôle supplémentaire, les chercheurs ont également déclenché spécifiquement l’émission d’un photon intriqué avec l’état quantique de l’atome.
« Nous avons répété ce processus plusieurs fois et d’une manière préalablement déterminée. Entre les deux, l’atome a été manipulé d’une certaine manière – dans le jargon technique : tourné. De cette façon, il a été possible de créer une chaîne de jusqu’à 14 particules légères enchevêtrées par les rotations atomiques et amenées dans l’état souhaité.
“A notre connaissance, les 14 particules lumineuses interconnectées représentent le plus grand nombre de photons intriqués générés en laboratoire à ce jour.”
“Parce que la chaîne de photons a émergé d’un seul atome, elle pourrait être produite de manière déterministe. Cela signifie : qu’en principe, chaque impulsion de commande délivre un photon avec les propriétés souhaitées. Jusqu’à présent, l’intrication des photons s’effectuait généralement dans des cristaux spéciaux non linéaires. Le défaut : les particules lumineuses sont créées de manière aléatoire et d’une manière incontrôlable. Cela limite également le nombre de particules regroupées dans un état collectif.
La méthode utilisée par les scientifiques permet de générer n’importe quel nombre de photons intriqués. Il est également efficace : nous avons prouvé l’efficacité de près de 50 % en mesurant la chaîne de photons produite.
Thomas a dit, “Cela signifie: presque chaque seconde” pression d’un bouton “sur l’atome de rubidium a produit une particule de lumière utilisable – bien plus que ce qui a été réalisé dans les expériences précédentes.”
Le réalisateur Gerhard Rempe a déclaré : « Dans l’ensemble, notre travail supprime un obstacle de longue date sur la voie d’une solution évolutive basée sur des mesures. l’informatique quantique.”
Les chercheurs du MPQ veulent lever un obstacle de plus. Par exemple, deux atomes seraient nécessaires comme sources de photons dans le résonateur pour des opérations informatiques complexes. Il existe un état de cluster bidimensionnel, selon les physiciens quantiques.
Philippe Thomas a dit, “Nous travaillons déjà sur cette tâche.”
Référence de la revue :
- Thomas, P., Ruscio, L., Morin, O. et al. Génération efficace d’états de graphes multiphotoniques intriqués à partir d’un seul atome. La nature 608, 677–681 (2022). EST CE QUE JE: 10.1038/s41586-022-04987-5
