Une myriade de possibilités pour la nouvelle interface quantique
Des physiciens allemands ont créé une interface quantique qui connecte les particules de lumière et les atomes, un élément essentiel pour améliorer la capacité des technologies quantiques. Cette interface pourrait rapprocher la physique de la réalisation des premiers ordinateurs quantiques. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Physical Review Letters. Dans leur communiqué, les scientifiques de l'université Johannes Gutenberg de Mainz en Allemagne expliquaient que le piégeage et l'interfaçage optique des atomes neutres refroidis au laser sont essentiels à leur utilisation dans les technologies quantiques avancées. L'équipe a réussi à obtenir ces deux phénomènes par l'interaction d'atomes de césium et d'un champ évanescent multicolore entourant une nanofibre optique. Ces atomes sont essentiellement piégés à l'aide de la lumière laser qui voyage au travers d'une fibre de verre fuselée (si fine qu'elle ne mesure qu'un centième du diamètre d'un cheveu humain). Le centre de cette fibre est encore plus fin que la lumière. La lumière n'est plus restreinte à l'intérieur de la nanofibre, aussi elle s'étend dans l'espace entourant la fibre (créant ainsi le champ évanescent) et se joint aux atomes piégés. Le résultat est une interface quantique basée sur les fibres qui peut être utilisée pour transmettre les informations quantiques; c'est une condition essentielle pour les projets de communication quantique à grande échelle tels que la transmission de données en toute sécurité par le biais de la cryptographie quantique. Les scientifiques pensent également que l'interface est tout à fait appropriée pour la réalisation de systèmes hybrides quantiques qui associent les atomes, par exemple, à des dispositifs quantiques à l'état solide. Le Dr Arno Rauschenbeutel, chercheur principal de l'université de Mainz, ajoutait que l'interface «pourrait aussi se révéler utile pour la réalisation d'un ordinateur quantique». Les ordinateurs que nous utilisons aujourd'hui sont basés sur des transistors; le concept de l'ordinateur quantique, quant à lui, repose sur des phénomènes mécaniques. Nous sommes encore loin de parvenir à cet objectif, mais les ordinateurs quantiques pourraient révolutionner la façon dont nous travaillons. Les réseaux de fibre de verre, d'autre part, sont déjà un élément fondamental de la communication moderne (nos téléphones et l'Internet reposent principalement sur la transmission de données optiques à l'aide de câbles en fibre de verre). La lumière qui voyage via ces réseaux consiste en des quantums indivisibles d'énergie ou des photons (une découverte faite par Albert Einstein). Chaque photon peut alors transmettre un bit d'information (correspondant à deux états, zéro ou un). À l'instar des objets quantiques, les photons existent simultanément dans ces deux états. Cette propriété, par exemple, est à l'origine de la cryptographie quantique qui nous protège contre l'écoute de messages privés en ligne. Pour utiliser pleinement les possibilités qu'offre la communication quantique, nous devons pouvoir stocker les informations quantiques qui sont encodées sur chaque photon. Les photons ne sont pas faits pour réaliser de telles tâches, aussi les physiciens pensent-ils qu'il vaudrait mieux transférer les informations quantiques aux atomes. Ceci, à son tour, nécessite une interface entre les photons ou les atomes qui pourrait facilement être appliquée aux réseaux en fibre de verre.
Pays
Allemagne