Des scientifiques enchevêtrent trois qubits atomiques distants dans un réseau quantique pour la première fois

Des chercheurs de l'Université Duke et de la société IonQ ont rapporté la création du premier réseau quantique entièrement distribué à trois nœuds basé sur des qubits atomiques individuels, écrit Quantum Computing Report.

Les spécialistes ont réussi à former un état intriqué dit tripartite (état de Greenberger–Horne–Zeilinger) entre trois nœuds quantiques distants reliés par des canaux photoniques.

Que s'est-il passé

L'intrication quantique permet à plusieurs particules de rester liées indépendamment de la distance qui les sépare. Un changement d'état d'une particule se reflète instantanément dans l'état des autres, ce qui fait de cet effet la base des futurs réseaux quantiques et de l'internet quantique.

Jusqu'à présent, les scientifiques avaient déjà démontré l'intrication entre deux nœuds quantiques distants et même des réseaux à trois nœuds sur d'autres plateformes physiques. Cependant, c'est la première fois qu'un tel résultat est obtenu pour des qubits atomiques individuels, qui peuvent être contrôlés, lus et mis à l'échelle de manière indépendante pour construire des systèmes de calcul.

Pourquoi c'est important

Le principal problème des ordinateurs quantiques est l'évolutivité. Construire un seul grand processeur quantique est extrêmement difficile en raison des erreurs et des limitations matérielles.

C'est pourquoi de nombreux développeurs parient sur une architecture modulaire : au lieu d'un ordinateur géant, un réseau de nombreux nœuds quantiques connectés par des photons est créé. Cette approche ressemble au développement de l'internet classique, où les ressources de calcul sont réparties entre de nombreux serveurs.

Le nouvel expérience était un pas précisément dans cette direction. Les chercheurs ont montré que des mémoires atomiques individuelles peuvent former un état quantique partagé à travers des connexions photoniques tout en préservant une haute précision des opérations quantiques.

Au cours de l'expérience, les scientifiques ont atteint une fidélité de l'état intriqué de 84 à 88 % et, pour la première fois, ont fermé ce qu'on appelle le « trou de détection » pour un état quantique multipartite entièrement distribué. De plus, les résultats ont confirmé une violation de l'inégalité de Mermin — l'un des tests clés démontrant la présence de véritables corrélations quantiques.

Un pas vers l'internet quantique

Le travail poursuit la série d'études de l'équipe IonQ dans le domaine des connexions quantiques photoniques. Auparavant, les spécialistes de l'entreprise avaient démontré l'intrication entre deux systèmes d'ions distants, et maintenant ils ont élargi l'architecture à trois nœuds pleinement fonctionnels.

Bien que la technologie soit encore loin d'une utilisation commerciale, de telles expériences sont considérées comme des éléments de base importants pour les futurs ordinateurs quantiques distribués, les réseaux de communication sécurisés et l'internet quantique.

Rappelons qu'en juin, Colt Technology Services et Ciena ont testé avec succès la transmission de données avec un cryptage résistant aux quantiques entre New York et Londres.

Source : ForkLog