Non-localité quantique : Percée en entrelacement
Kristina Armitage/Quanta Magazine
En août 2023, des chercheurs à Hefei, en Chine, ont atteint un jalon révolutionnaire dans le domaine de la physique quantique en démontrant la non-localité quantique à trois voies. Cet expérience, réalisée à l’Université de Science et Technologie de Chine (USTC), a impliqué l’entrelacement de trois photons et leur séparation ultérieure par des centaines de mètres, prouvant un principe fondamental de la mécanique quantique qui pourrait révolutionner le domaine de la cryptographie quantique.
La non-localité quantique est un phénomène où des particules entrelacées, quelle que soit la distance les séparant, montrent des corrélations dans leurs propriétés qui ne peuvent pas être expliquées par la physique classique. Ce caractère intrigue les scientifiques depuis qu’il a été proposé pour la première fois par Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen en 1935, et est célèbrement connu sous le nom de paradoxe EPR. L’expérience récente à Hefei porte ce concept à un nouveau niveau en l’étendant à trois particules, un exploit qui présente à la fois des défis techniques et théoriques.
L’expérience
L’expérience a été méticuleusement conçue. L’équipe, dirigée par le professeur Xuemei Gu, a utilisé un équipement sophistiqué pour créer et entrelacer trois photons. Ces photons ont ensuite été séparés et répartis en trois lieux différents, chacun à des centaines de mètres.
Les chercheurs ont mesuré les propriétés de ces photons et ont trouvé des corrélations inexplicables par leur séparation physique, confirmant ainsi la non-localité quantique à trois voies. Ce résultat est significatif car il démontre la faisabilité de l’entrelacement de plusieurs particules sur de longues distances, une exigence cruciale pour les réseaux de communication quantique pratiques.
L’une des principales applications de cette avancée est dans le domaine de la cryptographie quantique. Les systèmes cryptographiques traditionnels reposent sur des complexités mathématiques pour sécuriser les informations. En revanche, la cryptographie quantique utilise les principes de la mécanique quantique pour garantir la sécurité.
Les corrélations non-locales entre les particules entrelacées peuvent être utilisées pour détecter toute tentative d’espionnage sur un canal de communication, offrant un niveau de sécurité sans précédent. Le succès de l’expérience de Hefei nous rapproche de la réalisation de réseaux de communication quantique sécurisés à grande échelle.
La non-localité quantique à trois voies
Les implications de la non-localité quantique à trois voies vont au-delà de la cryptographie. Ce phénomène pourrait également jouer un rôle dans l’informatique quantique, où l’entrelacement est utilisé pour réaliser des calculs impossibles pour les ordinateurs classiques. La capacité d’entrelacer plusieurs particules et de maintenir leurs corrélations non-locales sur de longues distances ouvre de nouvelles possibilités pour l’informatique quantique distribuée et les algorithmes quantiques avancés.
Malgré ces avancées prometteuses, des défis subsistent. Maintenir l’entrelacement sur de longues distances est techniquement exigeant, nécessitant un contrôle précis sur les particules et leur environnement. De plus, étendre le système pour entrelacer davantage de particules et l’intégrer dans des applications pratiques nécessitera des recherches et des développements supplémentaires. Cependant, la démonstration réussie de la non-localité quantique à trois voies marque un pas significatif en avant.
En conclusion, la percée récente à Hefei, en Chine, représente un avancement crucial en physique quantique. La démonstration de la non-localité quantique à trois voies confirme non seulement un principe fondamental de la mécanique quantique, mais ouvre également la voie à des applications pratiques en cryptographie et en informatique quantique. Alors que les chercheurs continuent d’explorer et de perfectionner ces concepts, nous pouvons anticiper un avenir où les principes de la mécanique quantique sont exploités pour créer des systèmes technologiques sécurisés, efficaces et puissants.
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