Des physiciens viennent de battre un record en réalisant une intrication quantique dans l’espace

L’enchevêtrement quantique a peut-être été considéré à une époque comme le “petit monstre” du monde de la physique, mais il a littéralement parcouru un long chemin depuis l’époque où Einstein en riait comme d’une “action étrange à distance”.

Dans une nouvelle étude, des scientifiques ont réussi à transmettre des photons intriqués entre un satellite et la Terre à une distance de plus de 1 200 kilomètres (750 miles). Ce résultat pulvérise le précédent record de distribution de l’intrication, qui n’atteignait que 100 kilomètres.

“Nous avons démontré la distribution de deux photons intriqués entre un satellite et deux stations terrestres distantes de 1 203 kilomètres”, explique Juan Yin, auteur principal et physicien à l’Université des sciences et technologies de Chine à Shanghai, dans l’article de recherche.

“La distribution d’intrication à longue distance est essentielle pour tester la physique quantique et les réseaux quantiques.”

Autrefois raillée par Einstein, l’intrication quantique est un phénomène étrange qui se produit lorsque deux ou plusieurs particules se lient et s ‘affectent instantanément, quelle que soit la distance qui les sépare.

Si, par exemple, nous faisons tourner une particule dans le sens des aiguilles d’une montre, l’intrication quantique prédit que l’autre particule tournera dans le sens inverse, qu’elle se trouve à un centimètre ou à l’autre bout du cosmos.

Alors qu’Einstein n’était pas si sûr que ce comportement étrange des particules se produise dans l’Univers réel, l’intrication quantique est devenue une clé pour explorer la façon dont les informations peuvent être transmises sur de longues distances.

Cela s’avère déjà utile pour des applications telles que les banques à l’abri du piratage et les superordinateurs.

Mais jusqu’à présent, les physiciens n’ont réussi à distribuer des particules enchevêtrées que sur une distance allant jusqu’à 100 kilomètres. Le problème de l’intrication sur de longues distances est que les particules ont tendance à se perdre lorsqu’elles voyagent le long de fibres optiques ou sur des terrains ouverts.

Les physiciens peuvent s’attaquer à ce problème de plusieurs manières. Une façon d’améliorer la distribution des particules consiste à diviser la ligne de transmission en petites sections, puis à échanger, purifier et stocker les informations quantiques le long de la fibre optique.

Tout cela est bien beau, mais faire fonctionner tous ces éléments ensemble de manière transparente reste une tâche difficile lorsque les informations doivent être stockées pendant de longues périodes et récupérées rapidement.

Heureusement, Yin et son équipe viennent de démontrer une meilleure façon de réaliser des réseaux quantiques mondiaux en utilisant des faisceaux laser et la technologie des satellites.

Avec l’aide de Micius – le premier satellite quantique au monde lancé l’année dernière – les chercheurs ont entrepris de communiquer avec trois stations terrestres en Chine en utilisant des photons (particules de lumière) enchevêtrés.

Chacune de ces stations était distante d’environ 1 200 kilomètres et de 500 à 2 000 kilomètres du satellite en orbite.

À l’aide d’un séparateur de faisceau, ils ont divisé le faisceau laser du satellite en deux états polarisés distincts. L’un de ces faisceaux séparés a été utilisé pour envoyer les photons intriqués, tandis que l’autre a servi de récepteur de photons.

Malgré le long voyage aller-retour, les photons ont conservé leur intrication et ont été reçus avec succès par les stations terrestres distantes de plus de mille kilomètres.

“Ce résultat confirme une fois de plus la caractéristique non locale de l’intrication et exclut les modèles de réalité qui reposent sur les notions de localité et de réalisme”, écrit l’équipe dans son article.

“Par rapport à la méthode précédente de distribution de l’intrication par transmission directe de la même source à deux photons, l’efficacité de liaison de notre approche par satellite est supérieure de 12 et 17 ordres de grandeur.”

Le principal avantage de cette approche est que les satellites peuvent facilement couvrir deux sites terrestres distants de plusieurs milliers de kilomètres. Comme la majeure partie du trajet de transmission se trouve dans le vide, il n’y a pratiquement aucune perte de particules.

“Même si des fibres optiques parfaites étaient produites à l’avenir, notre méthode par satellite serait toujours de quatre à huit ordres de grandeur plus efficace”, écrit l’équipe.

Si l’intrication quantique nous perturbera toujours, ces nouvelles découvertes ouvrent la voie à un tout nouveau domaine d’applications réelles, allant de meilleurs réseaux de communication à des systèmes de paiement sécurisés.

Espérons qu’il ne faudra pas attendre trop longtemps avant que quelqu’un ne batte ce record.

Les recherches ont été publiées dans Science.