De nouvelles expériences sur des états intriqués soulignent le potentiel quantique
«Le but du projet OAMGHZ était de créer un état intriqué à nombre élevé de dimensions pour trois photons, à l'aide du moment cinétique orbital de la lumière», explique le coordinateur du projet, le Dr Mehul Malik de l'université de Vienne en Autriche, titulaire d'une subvention Marie Skłodowska-Curie pour une bourse internationale entrante financée par l'UE. Le projet OAMGHZ a utilisé un 'effacement quantique', qui permet d'intriquer deux paires indépendantes de particules intriquées n'ayant aucun passé commun. Jusqu'ici, ce type d'expérience s'est concentré sur l'intrication bidimensionnelle ou de qubit. Au contraire, les chercheurs du projet OAMGHZ visaient une méthode pour doter des photons d'états intriqués à nombre élevé de dimensions, dans le moment cinétique orbital. Les chercheurs ont commencé par concevoir un dispositif MIMO (plusieurs entrées et sorties) pour le moment cinétique orbital, afin de séparer et de recombiner les photons. Il s'est cependant avéré trop complexe pour l'échelle d'une expérience à plusieurs photons, aussi les chercheurs ont mis au point un autre dispositif, comparable à un séparateur polarisant de faisceaux, et capable de trier et mélanger le moment cinétique orbital de photons incidents. «Nous avons été les premiers à créer un état intriqué avec plus de deux particules et plus de deux dimensions intriquées», souligne le Dr Malik. «Nous avons aussi développé l'algorithme MELVIN pour gérer des expériences quantiques afin de créer cinquante autres états intriqués différents, à plusieurs photons et dimensions.» Des conséquences concrètes Au contraire, les chercheurs de OAMGHZ visaient une méthode pour doter des photons d'états intriqués à nombre élevé de dimensions, dans le moment cinétique orbital. En outre, de tels états intriqués ouvrent aux chercheurs la possibilité de conduire des tests fondamentaux de la théorie quantique, susceptibles d'avoir des conséquences concrètes. Par exemple, ces états pourraient être très utiles comme porteurs d'information dans le cadre d'un futur Internet quantique. Ces travaux pourraient bénéficier au secteur naissant des communications quantiques, ainsi qu'à des chercheurs travaillant dans d'autres domaines quantiques comme l'optique, l'intrication et la communication. En outre, le projet a conçu une méthode de chiffrement quantique en couches, permettant à trois parties de partager des informations sécurisées, de manière asymétrique. «Les états intriqués asymétriques, comme celui que nous avons créé, ouvrent une nouvelle direction d'étude expérimentale de l'intrication. Ils permettront de développer des réseaux quantiques complexes à plusieurs niveaux», estime le Dr Malik. Après la fin du projet OAMGHZ en juin 2015, le Dr Malik et son équipe ont continué de travailler à la création d'états quantiques encore plus complexes, en s'appuyant sur les expériences générées par leur algorithme MELVIN. «En outre, nous élargissons l'algorithme pour l'appliquer à d'autres problèmes quantiques difficiles», conclut le Dr Malik.
Mots‑clés
OMAGHZ, expériences sur des états intriqués, moment cinétique orbital, MELVIN