Une équipe de chercheurs a développé une technique qui rend les informations quantiques de grande dimension codées en lumière plus pratiques et fiables.
Cette progression, publiée dans Lettres d'examen physiquepourrait ouvrir la voie à une transmission de données plus sécurisée et à des technologies quantiques de nouvelle génération.
Les informations quantiques peuvent être stockées dans le timing précis des photons uniques, qui sont de minuscules particules de lumière.
Cependant, les méthodes traditionnelles peuvent nécessiter des techniques de mesure extrêmement complexes et instables pour résoudre ces heures d'arrivée, ce qui rend les applications pratiques difficiles et fastidieuses.
La nouvelle étude, dirigée conjointement par les chercheurs de l'Université de Griffith, le Dr Simon White et le Dr Emanuele Polino du Laboratoire Quantum Optics and Information, (QOIL), dans le Griffith's Queensland Quantum and Advanced Technologies Research Institute (Quatri) maux de tête.
L'interférence HOM se produit lorsque deux photons identiques se réunissent à un séparateur de faisceau et que les effets quantiques les font se comporter de manière spéciale.
« Considérez-le comme la version de l'univers d'une poignée de main maladroite qui réalise en fait quelque chose d'utile », a déclaré le Dr White.
Cet effet a été utilisé dans de nombreuses applications quantiques, mais maintenant les chercheurs l'ont appliqué avec succès au codage quantique de la barbe à temps, qui est une méthode de stockage d'informations dans le moment où les photons arrivent.
« Les photons sont des transporteurs idéaux d'informations quantiques, et le codage des informations dans l'heure d'arrivée d'un photon est un excellent moyen d'envoyer un message quantique », a déclaré le Dr White.
« Nous montrons comment simplifier la mesure de ces messages afin que les détecteurs n'aient pas besoin de résoudre le temps d'arrivée individuel; nous n'avons plutôt qu'à observer l'interférence. »
Pour améliorer encore cette méthode, l'équipe a combiné l'interférence HOM avec une technique connue sous le nom de marche quantique, qui décrit le mouvement des photons uniques sur différents chemins dans le temps.
Cette combinaison permet la génération et la mesure des signaux quantiques de haute dimension appelés Qudits.
Contrairement aux bits classiques, qui ne peuvent être que 0 ou 1, ou des qubits réguliers, qui peuvent être en combinaisons de 0 et 1 simultanément, les Qudits sont des unités d'informations quantiques prenant plus de deux valeurs possibles.
Cette fonctionnalité peut augmenter considérablement la quantité d'informations qui peuvent être traitées et transmises, et peuvent aider à garantir que les communications sécurisées peuvent être fiables.
« Grâce à des expériences optiques, notre équipe a démontré la fiabilité des techniques de génération d'État et de mesure, qui sont évolutives au-delà de deux dimensions, et nous avons atteint une fidélité impressionnante de plus de 99% », a déclaré le Dr Polino.
De plus, l'équipe de recherche de Griffith a souligné avec succès comment leur protocole a généré un enchevêtrement quantique – un phénomène quantique clé où les propriétés sont fortement corrélées – entre différentes propriétés de photons uniques.
« L'intrication est une propriété clé de la mécanique quantique », a déclaré le Dr Polino.
« Il est important de démontrer la présence d'un enchevêtrement car il donne un aperçu de la façon dont ces propriétés quantiques peuvent être utilisées à l'avenir. »
« L'envoi de signaux quantiques sécurisés est une tâche difficile, mais le codage à l'aide de Qudits basés sur le temps rend cette tâche plus facile et plus robuste », conclut le Dr White.
« En améliorant la stabilité, la polyvalence et la simplicité du codage quantique de la barbe à temps, cette percée nous rapproche des technologies quantiques évolutives.
« Ce travail nous aide à mieux voir les propriétés fondamentales des particules quantiques et ouvre de nouvelles possibilités pour une communication sécurisée, une simulation quantique avancée et des applications quantiques du monde réel. Et honnêtement, nous pensons que c'est assez important. »
