Michel a écrit :Deux équipes des physiciens ont réussi à stoker un photon unique de lumière dans un assemblage atomique, à le transférer vers un autre nuage atomique et à le retrouver, tout cela sans détruire de manière significative ses propriétés quantiques. Ces résultats sont la première démonstration d'un réseau de transmission ou de calcul quantique, qui mémoriserait et traiterait l'information en utilisant des atomes et des photons. Dans le même temps, un troisième groupe de recherche a prouvé qu'un état atomique stocké pouvait être transposé en un état "intriqué" de la lumière.
L’instrumentation à Harvard
(Légende en fin)Les ordinateurs conventionnels stockent et transmette l'information sous forme de "bits", qui peuvent avoir la valeur 1 ou 0. Tandis que les composants électroniques deviennent de plus en plus petits, les physiciens suggèrent que cette information puisse être traitée sous forme quantique à deux niveaux. Par exemple les états de polarisation horizontaux et verticaux des photons, ou encore les états "spin up" et de "spin down" des électrons.
La différence cruciale est que ces bits quantiques, ou "qubits", peuvent exister dans les deux états possibles en même temps, phénomène connu sous le nom de superposition, ce qui signifie qu'un ordinateur quantique pourrait, en principe, surpasser un ordinateur classique pour certaines tâches. Une autre caractéristique de la mécanique quantique est l’intrication (ou enchevêtrement). Cette propriété autorise des particules à avoir des rapports beaucoup plus étroits que cela n’est possible en physique classique: si deux particules sont intriquées, on peut connaître l'état de l’une d’elle en mesurant celui de l'autre.
Les photons sont de bons candidats pour l’élaboration de qubits parce qu'ils peuvent se déplacer sur de longues distances sans craindre la décohérence (passage d’un comportement quantique à un comportement classique) qui se produit quand les particules interagissent avec leur environnement. De plus, ils peuvent être stockés pendant de longues périodes. Cependant, pour que cette technologie fonctionne, les scientifiques doivent pouvoir manipuler les photons un par un, un exploit qui n'a pas été réalisé jusqu'ici.
Un réseau quantique minimalEn utilisant des lasers et des pièges électromagnétiques, Matthew Eisaman de l'Université de Harvard, et indépendamment, Alex Kuzmich de l'Institut de Technologie de Géorgie (voir notre
news), ont produit un photon unique dans un ensemble atomique puis l’ont envoyé vers un autre ensemble, où ils ont su le retrouver et le stocker. La différence principale entre les deux expériences est que la première a utilisé des atomes de rubidium-87 à température ambiante tandis que la seconde se déroulait à très basse température sur des atomes de rubidium-85. Les chercheurs ont confirmé que les caractéristiques quantiques du photon produit puis retrouvé étaient préservées ceci même après le processus de mémorisation.
"Nous avons élaboré un réseau quantique minimaliste, indique Eisaman; les réseaux quantiques sont l'analogue quantique des réseaux informatiques classiques et formeront une partie essentielle de toutes les futures réalisations quantiques de calcul ou de télétransmission". La cryptographie quantique qui permettra des transmissions de données hautement sécurisée, est également concernée par ces recherches.
Enfin, l’équipe de Jeff Kimble de l’Institut de Technologie de Californie et des chercheurs des Bell Labs ont démontré pour la première fois qu'un état atomique mémorisé pouvait être transposé en un état intriqué de la lumière. Ces expériences seront importantes pour la réalisation à partir d’assemblages d’atomes de réseaux quantiques de transmission évolutifs.
Légende de l’illustration
Le boîtier en métal au premier plan est l'ensemble "source" que les physiciens utilisent pour produire des photons uniques. Celui dans le fond est l'ensemble "cible" dans lequel ils les mémorisent. Le métal est composé de trois couches d'armature magnétique pour assurer un champ magnétique nul à l'intérieur Source: PhysicsWeb
Illustration: M Eisaman Université de Harvard
