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Dossier La mécanique quantique, avenir de l'informatique

Sophie Eustache

Mis à jour le 22/09/2014 à 16h51

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La mécanique quantique, avenir de l'informatique

Des physiciens de l'Université de Genève ont réussi à téléporter l'état quantique d'un photon sur une distance de 25 kilomètres. Cette expérience permet une nouvelle avancée dans la maîtrise de la téléportation quantique. Ce moyen de transmettre l'information sert particulièrement à la cryptographie quantique.

Utile à la cryptographie quantique, la téléportation quantique, qui consiste à maintenir deux particules intriquées sur une certaine distance, a fait un nouveau pas en avant. Des physiciens de l'Université de Genève sont ainsi parvenus à téléporter l'état quantique d'un photon vers un cristal sur une longueur de 25 kilomètres. Pour réaliser la téléportation quantique, les physiciens utilisent comme «canal» deux particules dites intriquées, qui se comportent comme deux sœurs siamoises. Pour cette expérience, les physiciens ont pris deux photons issus d'une même source et indéfectiblement liés au niveau de l'infiniment petit de leurs états respectifs. L'un de ces deux photons a été propulsé le long d'une fibre optique, alors que l'autre a été envoyé dans un cristal, qui agit tel un dispositif de stockage de l'information du photon. Le premier photon se trouvant dans la fibre optique a été percuté par un troisième photon, alors qu'il se trouvait à 25 kilomètres de l'autre photon intriqué. L'état quantique des deux photons intriqués agit comme un canal qui actionne la téléportation de la lumière vers la matière. Les expériences de téléportation menées par l'équipe du Professeur Gisin servent à la cryptographie quantique, qui vise par exemple à sécuriser la transmission de l'information échangée au travers de l'Internet. L'objectif est d'arriver à des téléportations de plus en plus éloignées, de l'ordre du millier de kilomètres.

Les autres expériences

L'équipe de physiciens de Genève n'est pas la seule à travailler sur l'intrication quantique. Fin 2013, un laboratoire du géant japonais NTT a exploré une autre voie. Les chercheurs ont réussi à maintenir deux particules dans un état d'intrication quantique via une fibre optique sur une distance de 300 km. La difficulté de transmettre des photons intriqués via une fibre optique est que de nombreuses particules sont absorbées ou modifiées par le voyage. Un effet qui augmente avec les distances. En outre, les détecteurs de photons sont sujets à des faux positifs, ce qui entraîne des interférences et rend les photons difficiles à détecter. Les chercheurs de NTT ont surmonté cette difficulté en utilisant un détecteur de photon supraconducteur, plus sensible pour prendre des mesures malgré les interférences. Le débit de la clé dépend de la distance, et devient très faible (et finalement nul) à grande distance.

Le phénomène d'intrication quantique peut servir à transmettre de façon sûre une clé de chiffrement basée sur l'emploi des nombres premiers, en utilisant ce qu'on appelle le protocole E91, proposé en 1991 par Artur Ekert.

Retrouvez tous nos articles sur le sujet dans ce dossier.

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