Pour la première fois, des physiciens viennent de téléporter quantiquement des motifs lumineux complexes

Envelopper vos messages de bizarreries quantiques est un excellent moyen d’éviter les écoutes clandestines, mais dans sa forme actuelle, cela ressemble plus à du morse qu’à du haut débit ADSL.

Cette situation pourrait changer grâce à une avancée radicale de la technologie quantique, qui permet de copier des modèles de lumière enchevêtrés pour aider à relayer les codes quantiques, ouvrant potentiellement la voie à des communications quantiques avec un nombre infini de canaux pour envoyer des transmissions cryptées.

Une équipe de chercheurs écossais et sud-africains a fourni la première démonstration expérimentale au monde d’un phénomène appelé ” échange d’intrication”, qui leur a permis de transmettre le moment angulaire orbital (OAM) de photons de lumière plus loin qu’auparavant.

La version abrégée de l’article est assez simple. Les informations quantiques peuvent désormais être relayées par une série de photons, ce qui réduit le risque de perte de données et permet de mieux utiliser les motifs spatiaux de la lumière pour transporter davantage de données.

Si vous voulez des détails, attachez votre ceinture et enfilez votre pantalon quantique.

Depuis près d’un siècle, nous avons accepté – plus ou moins – que nous ne pouvons décrire les propriétés d’une particule que dans le contexte d’un système qui la mesure. Si une particule ne rencontre pas d’éléments qui nous permettent d’attribuer un nombre à ces propriétés, elle continue d’exister dans un état flou de probabilités infinies.

Voici ce qui est étrange : si cette particule a interagi avec une autre particule d’une manière ou d’une autre avant que nous la mesurions, nous pouvons dire que cette autre particule fait également partie de ce système de mesure. Nous disons qu’elle et la particule mesurée sont enchevêtrées.

La mesure des propriétés de la première particule est ce qui la fait passer du statut de “peut-être” à celui de “réellement”. Cette mesure a également fait passer sa partenaire intriquée du statut de peut-être à celui de réalité, exactement au même moment.

Einstein pensait qu’il manquait quelque chose à cette théorie, la qualifiant de “spooky” à de nombreuses reprises, mais près d’un siècle plus tard, nous n’arrivons toujours pas à comprendre ce phénomène.

Néanmoins, nous pouvons utiliser ce processus étrange d’enchevêtrement pour créer des codes supercomplexes qui ne peuvent pas être interceptés, ce qui permet une sécurité extrêmement puissante.

Imaginez deux séquences de “peut-être” enchevêtrées (appelées qubits) transmises à deux points différents.

Chaque récepteur peut savoir si son propre message a été intercepté en déchiffrant les propriétés de sa transmission et en vérifiant auprès de l’autre personne si elle correspond.

S’ils ne correspondent pas, quelqu’un a échangé leurs photons contre des faux.

Mais il y a un problème dans tout cela : la transmission d’une séquence de qubits sur une certaine distance risque de les perdre.

La communication quantique a fait l’objet d’une grande attention ces derniers temps, avec l’annonce récente de l’envoi de photons intriqués depuis l’espace à l’aide d’un faisceau laser divisé, sur une distance de 1 200 kilomètres.

Il s’agit d’un exploit assez extrême, mais la distance reste absurdement courte lorsqu’il s’agit de réseaux mondiaux. La transmission nécessitait également une ligne de vue directe.

Cette nouvelle méthode consiste essentiellement en un amplificateur qui peut être installé à intervalles réguliers, permettant aux particules intriquées de transmettre leurs états quantiques.

La clé est ce phénomène d’échange d’intrication.

Imaginez deux paires de photons intriqués – A1 et A2, et B1 et B2. La mesure d’un photon de chaque paire, par exemple A1 et B1, emmêle les photons dans le même système dans ce que l’on appelle une mesure d’état de Bell.

Cela signifie que A2 et B2 sont, en vertu de leurs partenaires précédents, également enchevêtrés, même s’ils ne se sont jamais serré la main auparavant.

C’est la partie échange de l’intrication, et elle peut constituer la base d’un répéteur qui permet de copier des messages quantiques à courte distance pour un autre voyage sans être considérés comme des oreilles indiscrètes.

En l’état actuel des choses, les états quantiques sont généralement binaires, ce qui n’est guère mieux qu’un code morse de points et de tirets.

Ce n’est pas la fin du monde, mais si l’histoire des technologies de l’information nous a appris quelque chose, c’est qu’il n’y a jamais trop de bande passante.

C’est là que le moment angulaire orbital entre en jeu. Voyez-le comme une sorte de torsion du photon, un peu comme la polarisation.

Plutôt que de construire des messages à partir de uns et de zéros binaires, ou de points et de tirets, le moment angulaire orbital peut être utilisé pour transporter plus d’informations par particule.

Ce n’est pas nouveau en soi, mais auparavant, l’envoi d’informations codées sous la forme de ce type de mode spatial nécessitait un grand nombre de photons pour couvrir la distance.

Grâce à l’échange d’intrication, ces photons peuvent être envoyés en plusieurs fois sur de courtes distances. Qui plus est, d’autres types de modes spatiaux pourraient être utilisés pour transporter des informations, ouvrant la voie à un nombre virtuellement infini de canaux.

La mécanique quantique est peut-être assez étrange pour donner mal à la tête à Einstein, mais il vaut mieux s’y habituer. L’avenir est de plus en plus effrayant.

Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.