Combinaison de photons et d'atomes dans des systèmes quantiques
Bien que leur réalisation reste théorique, les ordinateurs quantiques promettent de révolutionner le traitement de l'information. Alors que les ordinateurs conventionnels stockent et traitent l'information sous forme de bits en appliquant la valeur «0» ou «1», les ordinateurs quantiques exploiteraient l'aptitude des particules subatomiques à intégrer plus d'un état à la fois. Des réseaux quantiques pourraient permettre de relier des ordinateurs quantiques sur de longues distances et d'exploiter des capacités telles que la distribution quantique de clé et la téléportation. Ils présentent néanmoins un sérieux défi pour la communauté scientifique dédiée à l'information quantique. Afin de rapprocher la technologie des réseaux quantiques, le projet 40CACQED («Entanglement with trapped ions in an optical cavity»), financé par l'UE, proposait de coupler des ions piégés – qui représentent des porteurs d'informations prometteurs en informatique quantique – à une cavité optique. De cette façon, ils créeraient une interface quantique entre des photons et atomes, autorisant un transfert logique de l'information quantique entre la lumière et la matière. Les scientifiques ont réalisé un piégeage d'ions en utilisant ce nouveau procédé couplé à un système de vide poussé. Parallèlement, une cavité à paroi très fine a été conçue avec une séparation fibre-à-fibre deux fois supérieure à celle précédemment utilisée dans les expériences sur des atomes neutres. En outre, un laser de 729 nm a été utilisé pour traiter la transition du qubit et déchiffrer l'information quantique stockée dans les ions. De nouvelles techniques ont été mises au point à l'aide du système ion-cavité de la spectroscopie Raman en vue d'optimiser le couplage du ion à la cavité. L'approche du projet 40CACQED pour piéger des ions dans une cavité optique a permis un transfert logique de l'information quantique entre la lumière et la matière. Ces découvertes ont des conséquences importantes pour les réseaux de systèmes quantiques de l'avenir.
