Un système de diffusion quantique finirait par envoyer des informations légèrement différentes à chaque récepteur – et les efforts pour contourner ce problème sont trop inefficaces pour une utilisation pratique
Pouvons-nous diffuser des informations quantiques?
Le partage d'informations quantiques de la même manière que nous diffusons les programmes télévisés ou radio peut être peu pratique – même pour les schémas mathématiques qui contournent les limites posées par la physique quantique.
Nous savons depuis longtemps que les machines de copie quantique ne pourraient jamais exister parce que les lois de la physique quantique interdisent toute information quantique en dupliquée, une règle appelée théorème sans clonage. Mais les physiciens ont ensuite commencé à explorer s'ils pouvaient éviter de enfreindre cette loi et de distribuer – ou de diffuser – des copies des informations quantiques à de nombreux récepteurs.
Pour ce faire, les chercheurs devraient permettre aux copies quantiques de différer légèrement et d'ajouter de nouvelles étapes de traitement des informations pour les récepteurs. Maintenant, Zhenhuan Liu à l'Université de Tsinghua en Chine et ses collègues ont montré que ces programmes peuvent être prohibitifs.
«Il n'y a pas de« ctrl + c »dans le monde quantique», explique Liu. « Si vous souhaitez envoyer des informations quantiques à plusieurs récepteurs, il n'y a pas de raccourci efficace – il vous suffit de préparer suffisamment de copies et d'envoyer chacun d'eux. »
Les chercheurs se sont concentrés sur un protocole précédemment proposé pour la «diffusion quantique virtuelle», où les informations sont manipulées afin que différents états soient corrélés les uns avec les autres mais ne sont pas des répliques physiques directes les unes des autres. Dans ce cas, le message transmis à chaque récepteur ne serait pas une copie exacte, mais les copies partageraient suffisamment de propriétés pour être utile. Il est comparable à une situation dans laquelle un réseau de télévision diffuse simultanément un drame sérialisé légèrement différent à chaque ménage, mais maintient l'histoire, en moyenne, la même. Bien que ce protocole fonctionne certainement, explique Xiangjing Liu, membre de l'équipe, à l'Université nationale de Singapour, les chercheurs ont voulu savoir s'il était efficace.
Ils ont quantifié la quantité d'efforts que les récepteurs devraient passer pour les informations qui les atteignent comme utiles, bien qu'elles ne soient pas identiques. Cette analyse mathématique les a amenés à conclure que la radiodiffusion quantique pratique peut ne pas exister.
Contre-intuitivement, même cette version modifiée de l'approche de diffusion quantique – semblable à l'envoi d'un texte de groupe où tout le monde reçoit un message à la fois – nécessiterait plus de ressources qu'une technique plus comme écrire une lettre individuelle à chaque récepteur à partir de zéro, explique Yunlong Xiao à l'agence pour la science, la technologie et la recherche à Singapour.
«Si votre seul objectif est simplement de distribuer des états quantiques à différents endroits, je pense que regarder la diffusion quantique virtuelle est certainement une mauvaise approche», explique Seok Hyung à l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan en Corée du Sud. Il dit que le protocole a toujours été conçu comme une enquête sur les contraintes fondamentales sur les processus de théorie de l'information quantique, plutôt que comme une recette pratique pour la communication quantique.
Paolo Perinotti à l'Université de Pavia en Italie dit que le travail de l'équipe est louable comme un effort mathématique, mais qu'il pense qu'il est peu susceptible d'avoir un impact immédiat sur les technologies quantiques.
À l'avenir, les chercheurs sont également intéressés par les leçons théoriques de leur analyse actuelle. Cela pourrait nous aider à comprendre quelles corrélations – que ce soit entre les états quantiques distribués dans l'espace, ou envoyés l'un après l'autre – sont autorisés et peuvent être manipulés. Xianjing Liu dit que le travail peut faire partie d'un nouveau cadre pour comprendre les processus quantiques, qui sépare le temps et l'espace moins que les approches traditionnelles.
