Les réseaux quantiques sont la clé de la communication de demain
Le projet SIPHON, financé par L’UE, a créé avec succès des photons uniques à la demande et démontré au cours d’expériences liées à un phénomène quantique spécifique que ces particules peuvent être plus performantes que les atomes naturels. Cette découverte pourrait avoir des conséquences importantes sur le monde avant-gardiste de la communication quantique. «La société d’aujourd’hui est basée sur l’accès rapide à l’information», a déclaré le coordonnateur du projet SIPHON, Klaus Jöns, du KTH Royal Institute of Technology en Suède. «Avoir une longueur d’avance sur l’information s’avère capital dans les affaires, la finance, la politique et la sécurité. La plupart de nos échanges d’informations se font maintenant bien sûr par Internet, mais ce moyen de communication a des limites. En outre, le transfert des données n’est pas sécurisé». Les réseaux futurs Le projet de Jöns, financé par l’UE, a exploré le monde fascinant et mystérieux de la mécanique quantique pour déterminer la faisabilité d’un réseau futur capable de traiter des volumes massifs de flux de données. «L’idée est qu’au niveau quantique, nous puissions encoder des informations sur le plus petit quanta d’énergie, une seule particule de lumière appelée photon», explique-t-il. «Cela permettrait non seulement de réduire la quantité d’énergie nécessaire pour le transfert de l’information, mais également une communication totalement sécurisée grâce aux principes de la mécanique quantique.» Le projet portait spécifiquement sur un phénomène quantique connu sous le nom de non-localité. Cet effet mécanique quantique est déjà bien connu, et plusieurs expériences ont été effectuées, impliquant habituellement deux photons intriqués. Une mesure projective sur un photon effondre instantanément l’état de l’autre photon intriqué à un endroit éloigné. Cependant, la non-localité d’une particule unique, en particulier d’un photon unique, suscite une question fondamentale: un photon unique peut-il être simultanément à des endroits différents? «La non-localité, décrite en son temps par Albert Einstein comme «des actions sinistres à distance», se produit lorsque des particules séparées dans l’espace sont instantanément influencées par une action qui se déroule dans une partie du système et à un endroit», explique Jöns. «Dans le cadre de ce projet, notre objectif est de déterminer si les sources modernes de lumière quantique semi-conductrices à l’échelle nanométrique pouvaient démontrer la non-localité dans les photons.» Les atomes artificiels Jöns et son équipe ont utilisé des dispositifs nanométriques, également appelés atomes artificiels, au cours de leurs expériences et ont démontré que ceux-ci sont effectivement d’excellentes sources de photons uniques. Ces atomes artificiels sont également plus performants que les atomes naturels dans de nombreux cas. «Ces sources de lumière quantique semi-conductrices à l’échelle nanométrique présentaient les plus faibles émissions multi-photons dont on peut se passer», poursuit Jöns. «Elles peuvent également être utilisées pour générer des paires de photons intriqués déterministes.» Cette nouvelle méthode de génération de paires de photons intriqués, à la demande, pourrait aider à accélérer la recherche. L’équipe du projet a également découvert que ces émetteurs quantiques «clignotaient», ce qui signifie qu’ils n’émettent parfois pas de lumière. Cette découverte, affirme Jöns, devrait être prise en compte lors du développement d’applications futures dans les communications quantiques. S’il est clair que les photons uniques et intriqués sont des composantes essentielles de la construction de réseaux quantiques, Jöns souligne qu’une recherche beaucoup plus fondamentale est nécessaire pour identifier les meilleures sources lumineuses quantiques répondant aux besoins les plus strictes. «Ce projet Marie Curie m’a permis de construire mon propre réseau de collaborateurs», déclare-t-il. «C’était une étape importante qui m’a aidé à devenir plus indépendant et à constituer mon propre portefeuille de recherche. Cette étape m’a également offert un environnement de recherche unique avec une excellente supervision et un excellent encadrement, ce qui dans mon cas était assuré par le professeur Val Zwiller de KTH Stockholm.»
Mots‑clés
SIPHON, quantique, Marie curie, réseaux, communication, photons, atomes