Le stockage des photons marque une avancée dans la technologie quantique
Les phénomènes quantiques se produisent à l’échelle des atomes et des particules subatomiques. Notre compréhension de ce qui se passe à cette échelle a ouvert de nouvelles perspectives passionnantes dans des domaines tels que la technologie quantique et l’informatique quantique. Cela pourrait constituer un tournant pour la société humaine. Les ordinateurs quantiques pourraient un jour résoudre en quelques secondes seulement des problèmes dont la résolution prendrait des milliards d’années à des ordinateurs normaux.
De brillantes idées
Les technologies photoniques quantiques sont des technologies dans lesquelles la lumière joue un rôle central. «La lumière est l’un des rares milieu dans lequel nous pouvons observer des phénomènes quantiques dans des conditions normales», explique Ian Walmsley, coordinateur du projet BRiiGHT, professeur de physique expérimentale à l’Imperial College London au Royaume-Uni. Cela en fait un support idéal pour les applications quantiques Les technologies photoniques quantiques présentent un potentiel énorme pour des applications telles que les communications sécurisées, ou pour connecter les nœuds d’un ordinateur quantique. «Il est même possible, en théorie, de construire un processeur quantique entièrement à partir de la lumière», remarque Ian Walmsley. «Plusieurs sociétés et groupes de recherche y travaillent actuellement.» La mise à l’échelle de certaines technologies quantiques requiert néanmoins une mémoire quantique qui stocke et diffuse la lumière à la demande. L’un des principaux problèmes rencontrés jusqu’à présent réside dans le manque de fiabilité des sources de photons, qui ne produisent pas toujours des photons au moment voulu, ni de qualité adéquate. Ces imperfections ont fait obstacle au déploiement des technologies quantiques photoniques dans les domaines de l’informatique et des communications. Le projet BRiiGHT, soutenu par le Conseil européen de la recherche, a voulu relever ce défi en construisant une unité de stockage de la lumière robuste qui fournirait des photons à la demande. Cela permettrait à la fois de stocker les photons et de les libérer ensuite dans le réseau. «Une tâche cruciale consistait ici à construire une mémoire quantique présentant le niveau d’efficacité requis avec un bruit suffisamment faible», explique Ian Walmsley. «Le bruit empêche les opérations au niveau quantique.» Une fois cette tâche accomplie, Ian Walmsley et son équipe se sont concentrés sur l’amélioration de la qualité de la source lumineuse. «Nous avons pu montrer qu’il est possible de “régler” la mémoire, de sorte qu’elle puisse convenir à différentes applications», ajoute-t-il. «Parmi celles-ci, citons la synchronisation de réseaux, un filtrage pour améliorer la qualité des photons, ou à terme une station répétitrice pour les communications quantiques à longue distance.»
Des solutions de stockage des photons
L’accès aux photons à la demande est l’une des composantes de base de l’informatique quantique photonique. Le projet BRiiGHT a joué un rôle essentiel à cet égard, avec ses avancées impressionnantes en matière de mémoire quantique. «De sérieux problèmes d’ingénierie restent encore à résoudre», fait remarquer Ian Walmsley. «Mais nous pensons que la mémoire est suffisamment simple pour que la fabrication d’un grand nombre de celles-ci, ce qui sera indispensable pour toute machine quantique, semble réalisable.» Les mémoires photoniques quantiques peuvent également s’avérer utiles dans des ordinateurs quantiques en réseau et pour des protocoles qui requièrent l’accès à un réseau quantique. Ian Walmsley est convaincu qu’elles trouveront, à terme, leur place dans les réseaux de communication quantiques. «Bien que le niveau de bruit, la largeur de bande et la capacité de la mémoire soient acceptables pour certaines applications, nous devons encore améliorer certains aspects de ses performances», explique-t-il. Cela inclut la possibilité d’un stockage à long terme, ce qui ouvrirait les portes à un plus large éventail d’applications, y compris les répéteurs quantiques La technologie a depuis lors obtenu sa licence. «Il serait formidable de voir un jour cette technologie fonctionner comme un composant d’un système commercial pour l’informatique quantique ou d’autres applications quantiques», déclare Ian Walmsley.
Mots‑clés
BRiiGHT, quantique, informatique, photons, atomes, subatomique, photonique
