Les technologies quantiques, les systèmes qui fonctionnent en tirant parti des effets mécaniques quantiques, ont le potentiel de surpasser les technologies classiques dans certaines tâches spécifiques. Au cours des dernières décennies, certains chercheurs ont également tenté de réaliser des réseaux quantiques, des systèmes composés de plusieurs dispositifs quantiques connectés.
Jusqu'à présent, les photons ont été les particules les plus utilisées pour transporter des informations quantiques sur différents appareils dans les réseaux quantiques. Les principales raisons en sont que les photons peuvent voyager à des vitesses remarquables, tout en interagissant faiblement avec leur environnement environnant, ce qui aide à préserver les états quantiques qu'ils transportent.
Pour utiliser avec succès des photons dans des réseaux quantiques, cependant, les physiciens et les ingénieurs doivent être en mesure de confirmer qu'ils sont stockés avec succès sans les détruire.
Le stockage annoncé est une technique prometteuse pour y parvenir, car elle implique le stockage de photons accompagnés de la production d'un signal (c'est-à-dire «Herald») qui confirme que leur stockage a réussi.
Des chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie ont récemment démontré le stockage annoncé des photons dans un superatom de Rydberg (c'est-à-dire un nuage d'atomes qui se comporte comme un système quantique individuel dans certaines conditions).
En utilisant des méthodes expérimentales nouvellement proposées, qui ont été décrites dans un article publié dans Lettres d'examen physiqueils ont pu démontrer avec succès le stockage annoncé des photons sans s'appuyer sur des cavités optiques traditionnelles à haute finesse, comme cela dans les travaux précédents.
« Avant ce travail, nous avons introduit une technique que nous avons appelée compensation de photons dans un superatom de Rydberg, que nous avons utilisé pour démontrer la génération de l'enchevêtrement atomique, et l'enchevêtrement multiphoton », a déclaré à Issues.fr Xiao-Hui Bao, co-ennior de l'article, à Issues.fr.
« Dans les discussions ultérieures, nous avons exploré de nouvelles applications potentielles de cette technique, conduisant à l'idée d'un stockage annoncé. »
Bao et ses collègues ont essayé d'identifier des techniques plus prometteuses et des plateformes expérimentales pour la réalisation de réseaux quantiques à grande échelle depuis des années. Leur étude récente visait à réaliser le stockage annoncé des photons dans les superatoms Rydberg, les systèmes quantiques qu'ils employaient souvent dans leurs expériences précédentes.
« Dans notre proposition initiale de démonstration de stockage annoncé, nous avions prévu d'utiliser deux configurations de superatom Rydberg, avec le qubit photonique d'entrée codé dans le degré spatial de liberté », a expliqué Bao.
« Alors que ce schéma est apparu simple, sa mise en œuvre a exigé de vastes ressources expérimentales et a introduit une complexité considérable. »
Bao et ses collègues ont découvert que la démonstration de stockage annoncé à l'aide de deux superatoms Rydberg était plus difficile que prévu à l'origine, ils ont donc conçu une approche nouvelle et plus simple.
Le régime qu'ils employaient s'appuie sur un seul superatom et implique le codage de qubits individuels dans le degré de liberté du bac à temps (c'est-à-dire dans le temps où un photon arrive, par opposition à son emplacement ou à sa polarisation).
« Le stockage annoncé est traditionnellement considéré comme une capacité unique aux systèmes QED à cavité », a déclaré Bao. « Cependant, notre schéma et nos résultats expérimentaux démontrent qu'un superatom de Rydberg peut également effectuer cette tâche efficacement. »
Ce travail présente un nouveau schéma prometteur et viable pour réaliser l'enchevêtrement entre deux superatoms éloignés via le stockage annoncé des photons. À l'avenir, leurs méthodes proposées pourraient contribuer à l'avancement et à la mise à l'échelle des réseaux quantiques.
« En tant qu'application, notre expérience actuelle démontre la génération d'enchevêtrement à deux nœuds via un stockage annoncé, éliminant le besoin d'un nœud intermédiaire », a ajouté Bao. « Dans un avenir proche, nous prévoyons d'incorporer cette technique dans un réseau quantique à l'échelle métropolitaine. »
Écrit pour vous par notre auteur Ingrid Fadelli, édité par Sadie Harley, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
