Des chercheurs de l'Université de Rochester et du Rochester Institute of Technology ont récemment connecté leurs campus à un réseau expérimental de communications quantiques en utilisant deux fibres optiques. Dans un nouvel article publié dans Optica quantumles scientifiques décrivent le réseau quantique Rochester (ROQNET), qui utilise des photons uniques pour transmettre des informations à environ 11 miles le long des lignes en fibre optique à température ambiante à l'aide de longueurs d'onde optiques.
Les réseaux de communications quantiques ont le potentiel d'améliorer massivement la sécurité avec laquelle les informations sont transmises, ce qui rend les messages impossibles à cloner ou à intercepter sans détection. La communication quantique fonctionne avec des bits quantiques, ou qubits, qui peuvent être créés physiquement à l'aide d'atomes, de supraconducteurs et même de défauts dans des matériaux comme le diamant. Cependant, les photons – particules individuelles de lumière – sont le meilleur type de qubit pour les communications quantiques à longue distance.
Les photons font appel à la communication quantique en partie parce qu'ils pourraient théoriquement être transmis sur les lignes de télécommunications à fibre optique existantes qui sillonnent déjà le globe. À l'avenir, de nombreux types de qubits seront probablement utilisés parce que les sources de qubit, comme les points quantiques ou les ions piégés, ont chacun leurs propres avantages pour des applications spécifiques en informatique quantique ou différents types de détection quantique.
Cependant, les photons sont les plus compatibles avec les lignes de communication existantes. Le nouvel article se concentre sur la communication quantique entre les différents types de qubits dans un réseau une réalité.
« Il s'agit d'une étape passionnante créant des réseaux quantiques qui protégeraient les communications et autonomiseraient les nouvelles approches de l'informatique et de l'imagerie distribuées », explique Nickolas Vamivakas, le professeur de physique optique de Marie C. Wilson et Joseph C. Wilson, qui a dirigé les efforts de l'Université de Rochester.
« Alors que d'autres groupes ont développé des réseaux quantiques expérimentaux, RoqNet est unique dans son utilisation de puces photoniques quantiques intégrées pour la génération de lumière quantique et les nœuds de mémoire quantique à l'état solide. »
Les équipes de l'Université de Rochester et de RIT ont combiné leur expertise en optique, en informations quantiques et en photonique pour développer une technologie avec des circuits intégrés photoniques qui pourraient faciliter le réseau quantique. Actuellement, les efforts pour tirer parti des lignes en fibre optique pour la communication quantique nécessitent des détecteurs de photons (SNSPD) encombrants et coûteux, mais ils espèrent éliminer cette barrière.
« Les photons se déplacent à la vitesse de la lumière et leur large gamme de longueurs d'onde permettent de communiquer avec différents types de qubits », explique Stefan Preble, professeur au Kate Gleason College of Engineering de RIT. « Nous nous concentrons sur l'intrication quantique distribuée, et Roqnet est un banc d'essai pour ce faire. »
En fin de compte, les chercheurs souhaitent connecter Roqnet à d'autres installations de recherche dans l'État de New York au Brookhaven National Lab, à l'Université Stony Brook, à l'Air Force Research Laboratory et à l'Université de New York.
