Des physiciens viennent d’emmêler quantiquement 10 paires de photons et établissent un nouveau record mondial

L’intrication quantique, dont Einstein lui-même s’est moqué, est un phénomène étrange dans lequel deux particules quantiques interagissent de telle manière qu’elles deviennent profondément liées et “partagent” essentiellement une existence ,

Cela signifie que ce qui arrive à une particule affecte directement et instantanément l’autre, même si elle se trouve à plusieurs années-lumière. Cela peut sembler fou, mais l’intrication quantique est actuellement utilisée dans des laboratoires du monde entier, et des physiciens chinois viennent de battre le record actuel du nombre de photons (ou particules de lumière) pouvant être intriqués.

Autrefois considérée comme un phénomène rare et limitée à des discussions sur ce qui arrive à la matière lorsqu’un trou noir – spoiler : nous ne le savons toujours pas – tombe au-dessus de l’horizon des événements d’un enchevêtrement quantique, l’enchevêtrement est devenu ces dernières années un pilier pour les physiciens travaillant sur des sujets allant de la cryptographie à la téléportation.

L’application la plus passionnante de l’intrication quantique à l’heure actuelle est l’informatique quantique, une technologie qui devrait tout changer dans notre façon de traiter et de stocker l’information à l’avenir.

Pensez-y : Le nouvel “ordinateur quantique” de Google est déjà 100 millions de fois plus rapide que votre ordinateur portable, et il ne s’agit même pas d’un véritable ordinateur quantique.

Les physiciens sont devenus très doués pour l’enchevêtrement des photons en laboratoire, à tel point que cette équipe américaine cherche à recruter des volontaires humains pour les “voir” à l’œil nu. Mais il y a une limite au nombre de photons qui peuvent être enchevêtrés à la fois.

Comme le rapporte le MIT Technology Review, jusqu’à récemment, la limite du nombre de photons pouvant être intriqués à la fois était de huit seulement, et cet événement d’intrication ne pouvait être produit qu’à un rythme d’environ neuf événements par heure.

Si nous voulons prouver une fois pour toutes que les ordinateurs quantiques et la téléportation quantique sont des technologies viables pour l’avenir, nous allons devoir produire une intrication à un rythme beaucoup plus rapide et impliquant beaucoup plus de photons.

Heureusement, c’est ce qu’une équipe de l’Université des sciences et technologies de Chine à Hefei a prétendu faire.

“Aujourd’hui, ils annoncent qu’ils ont produit une intrication à 10 photons pour la première fois, et qu’ils l’ont fait à un taux de comptage de trois ordres de grandeur supérieur à tout ce qui était possible jusqu’à présent”, explique Technology Review.

Comment ont-ils fait ? Les chercheurs, dirigés par le physicien Xi-Lin Wang, ont trouvé comment surmonter le principal obstacle à l’enchevêtrement des photons en utilisant un processus connu sous le nom de conversion paramétrique descendante spontanée.

Pour produire des photons intriqués, il faut prendre un photon énergétique et, à l’aide d’un laser, le diviser en deux photons de plus faible charge à l’intérieur d’un cristal de borate de baryum. Ces deux photons sortiront naturellement intriqués l’un dans l’autre.

Pour créer quelque chose comme une intrication à huit photons – ou une intrication record à dix photons – vous pouvez les faire passer par des séparateurs de faisceau et les faire arriver exactement en même temps, ce qui vous permet de combiner des paires intriquées.

Pour produire de plus en plus de paires intriquées, il faut continuer de zapper le cristal, mais le problème est que vous ne réussirez qu’à environ un essai sur mille milliards. Et puis vous devez vous assurer que vous collectez réellement celles que vous produisez.

“Ce n’est pas une tâche facile”, explique Tech Review, “notamment parce que les photons sortent du cristal dans des directions légèrement différentes, dont aucune ne peut être facilement prédite. Les physiciens recueillent les photons aux deux points où ils sont le plus susceptibles d’apparaître, mais la plupart des photons intriqués sont perdus.”

Il doit y avoir un meilleur moyen, non ? Oui.

L’équipe de Wang a trouvé un moyen de contourner ce problème en limitant le nombre de directions dans lesquelles ces photons filles intriqués peuvent s’envoler, en contrôlant la forme des faisceaux de photons.

Ils ont non seulement augmenté le nombre de paires intriquées pouvant être collectées, mais ils ont également couplé cette nouvelle technique à une puissance laser de 10 millions par watt, ce qui permet d’intriquer davantage de photons à la fois.

“Nous démontrons, pour la première fois, l’enchevêtrement authentique et distillable de 10 photons uniques”, expliquent les chercheurs dans leur article, publié sur le site web de pré-impression arXiv.org.

Il est important de noter que l’étude a été publiée en ligne avant d’avoir fait l’objet d’un examen par les pairs pour une revue, de sorte que l’enregistrement devra être confirmé de manière indépendante.

Mais une fois qu’il sera officiel, ce nouveau processus plus efficace de production de paires quantiques enchevêtrées connectées pourrait être déployé dans les laboratoires du monde entier et nous aider à déterminer une fois pour toutes si les ordinateurs quantiques sont vraiment ce qu’ ils sont censés être.