Une équipe de recherche a réalisé une téléportation quantique haute fidélité en utilisant une nouvelle technique d'intrication hybride qui lutte contre le bruit ambiant, avec un taux de réussite proche de 90 %. Crédit : Issues.fr.com
Les scientifiques ont fait progresser la téléportation quantique en atténuant les interférences sonores grâce à une nouvelle méthode impliquant l'intrication hybride, atteignant une fidélité de près de 90 % dans la téléportation des états quantiques, ce qui pourrait améliorer considérablement la communication quantique sécurisée.
Une équipe de recherche dirigée par l'académicien Guangcan Guo de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec l'équipe de recherche de l'Université de Turku, en Finlande, a réussi à surmonter le bruit ambiant pour atteindre téléportation quantique haute fidélité en utilisant l'intrication hybride multipartite. Leurs découvertes ont été publiées récemment dans la revue Avancées scientifiques.
Surmonter les défis de la téléportation quantique
La téléportation quantique constitue un protocole crucial dans la communication quantique, permettant la transmission à distance d'états quantiques inconnus grâce à l'utilisation de l'intrication quantique. Cependant, en raison de la nature fragile de l’intrication quantique, la téléportation quantique est très sensible au bruit. Parvenir à une téléportation quantique haute fidélité dans des environnements bruyants constitue un défi urgent.
Étapes de téléportation quantique bruyante. Crédit : ZHAO-DI LIU et al.
Avancées dans la gestion du bruit quantique
Auparavant, pour résoudre le problème de décohérence des systèmes quantiques ouverts dans un environnement bruyant, l'équipe de recherche a mis au point une méthode complète de régulation photon polarisation et fréquence, exploitant une conception sophistiquée du chemin optique et des modulateurs spatiaux de lumière programmables. Cette approche leur a permis de créer un simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable et de réaliser une téléportation quantique qui surpasse le bruit, en utilisant des effets de mémoire non locaux.
Nouvelles techniques de téléportation quantique
Cependant, les effets de mémoire non locale nécessitent des ressources quantiques strictes telles que l’intrication environnementale, qui ne sont généralement pas réalisables. S’appuyant sur ces résultats, les travaux actuels présentent une technique de téléportation quantique plus polyvalente qui atténue efficacement le bruit ambiant.
En utilisant le simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable, les chercheurs ont introduit des modulations de phase spécifiques dans l’environnement pour préparer un état initial intriqué hybride à fréquence de polarisation et à double photon. Par la suite, ces photons ont été distribués à deux terminaux utilisateurs distincts, où chacun a subi une évolution de décohérence.
Conclusion et implications
En fin de compte, grâce à la communication classique, les chercheurs ont exécuté des opérations unitaires appropriées sur les bits quantiques récupérés pour restaurer l'état quantique transmis, atteignant une fidélité mesurée proche de 90 %. Les états de polarisation n'ont jamais violé l'inégalité de Bell, indiquant une téléportation quantique basée sur une non-localité quantique cachée.
Cette méthode offre une nouvelle façon de surmonter le bruit ambiant, distincte des techniques conventionnelles telles que le découplage dynamique et les sous-espaces sans décohérence, et améliore la compréhension de la non-localité quantique.
