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Des chercheurs du NTT enchevêtrent des photons distants de 300 kilomètres à l’aide de la fibre optique

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Le géant japonais des télécommunications NTT s’intéresse à plus que le routage des appels téléphoniques – il explore la technologie pour permettre un nouveau type de communication ultra-rapide basée sur la mécanique quantique. Les expériences récentes de NTT avec intrication quantique ont franchi une véritable étape dans la compréhension de ce phénomène. Une équipe dirigée par Takahiro Inagaki des laboratoires de recherche fondamentale NTT à Kanagawa a réussi à maintenir deux particules intriquées sur une distance de 300 kilomètres grâce à un câble à fibre optique.

L’intrication a été d’un grand intérêt pour les physiciens au fil des ans pour sa capacité à transférer apparemment des informations simultanément d’un endroit à l’autre sans réellement traverser l’espace entre les deux. Deux particules intriquées partagent le même état quantique, décrivant des propriétés telles que le spin, la quantité de mouvement et la polarisation. Ainsi, observer l’une des particules vous renseigne sur l’autre.

Tout système pouvant conduire à une méthode d’envoi d’informations plus rapide et plus sécurisée serait naturellement utile à une entreprise de télécommunications, d’où l’intérêt de NTT pour la recherche sur l’intrication. L’expérience record a utilisé un processus standard pour créer une paire de photons intriqués appelé down-conversion paramétrique. Cela consiste à passer un seul photon à travers un cristal de niobate de lithium, qui le scinde en deux particules intriquées.

Dans l’expérience de NTT, les deux photons intriqués ont été acheminés sur des longueurs de fibre optique séparées de 150 kilomètres vers des détecteurs à l’extrémité. Les lectures de chaque détecteur ont été comparées afin de confirmer que les particules étaient bien encore intriquées à la fin de leur parcours. Ce n’est pas seulement la distance qui importe ici, mais le milieu par lequel les photons sont passés.

Conception NTT

Les expériences précédentes avec l’enchevêtrement ont pu transmettre des données entre des points éloignés, mais ils s’appuyaient généralement sur des lasers. C’est considérablement moins pratique pour notre infrastructure de télécommunications existante, mais démontrer que c’est possible dans le câble optique est un gros problème.

Le problème avec l’envoi de photons intriqués dans la fibre optique est que beaucoup d’entre eux sont absorbés ou altérés par le voyage, et cet effet ne fait qu’augmenter à mesure qu’ils voyagent. Les détecteurs de photons sont également sujets aux faux positifs, ce qui entraîne un bruit de fond élevé dans le signal, appelé bruit noir. Cela signifie que les photons intriqués qui traversent sont plus difficiles à détecter. Les chercheurs du NTT ont pu partiellement éviter cela en utilisant un nouveau type de détecteur de photons supraconducteur qui peut prendre des lectures sensibles avec un bruit d’obscurité beaucoup plus faible.

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Bien qu’il s’agisse d’un exploit impressionnant, la transmission de données via la fibre optique avec des particules enchevêtrées pose toujours des problèmes fondamentaux. Les chercheurs estiment que la perte de signal signifierait un débit de données fonctionnel de 1 bit toutes les 10 millions de secondes. À ce rythme, il faudrait environ 2,7 millions d’années pour transférer un seul JPEG de 1 Mo. Des détecteurs améliorés pourraient un jour réduire le bruit noir et améliorer cette vitesse par des ordres de grandeur, mais l’expérience NTT montre toujours la valeur potentielle de la technologie.

Maintenant lis: Le premier enchevêtrement quantique de photons à travers l’espace et le temps

Document de recherche: arXiv:1310.5473: « Répartition de l’intrication sur 300 km de fibre »

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