Connecter des processeurs quantiques hétérogènes

Paris, le 1er juillet 2014.
Connecter des processeurs quantiques hétérogènes
Des physiciens parisiens du Laboratoire Kastler Brossel et florentins du Istituto
Nazionale di Ottica, partenaires du projet européen QSCALE, ont mis au point
simultanément une nouvelle source de lumière permettant d’échanger de
l’information par téléportation entre processeurs quantiques fonctionnant avec
des encodages différents. Cette double avancée dans l’ingénierie d’états
quantiques de la lumière ouvre la voie à des architectures de réseaux dites
hybrides.
Le développement des communications et du calcul quantiques repose sur un
traitement spécifique de l’information. Alors qu’un bit classique ne peut prendre que
deux valeurs binaires - 0 ou 1 - le bit quantique peut être suspendu entre ces deux
valeurs, ouvrant ainsi des possibilités inaccessibles pour un système classique. La
dualité onde-corpuscule de la lumière a naturellement conduit à deux approches. On
peut par exemple utiliser l'absence et la présence de photon, utilisant ainsi la nature
corpusculaire de la lumière, ou alors exploiter le signe de la phase, caractéristique d’une
onde. Chacune de ses approches a ses avantages et ses inconvénients ; cependant elles
sont souvent complémentaires. Transférer l’information d’un encodage à l’autre
permettrait ainsi de tirer profit de cette dualité. Des chercheurs du Laboratoire Kastler
Brossel à Paris (UPMC, CNRS, ENS, CdF) et du Istituto Nazionale di Ottica (INO-CNR) à
Florence viennent de réaliser expérimentalement une nouvelle source de lumière qui
permettrait un tel échange, ouvrant ainsi la voie à des réseaux quantiques hétérogènes.
Ces travaux font l’objet de deux publications « back-to-back » dans la revue Nature
Photonics.
Transférer l’information entre deux processeurs quantiques peut se faire par
téléportation. Pour réaliser cette opération, deux pulses de lumière intriqués, c’est à dire
qui présentent des corrélations plus fortes que toutes corrélations classiques, sont
échangés. Si de telles expériences ont déjà été réalisées avec le même encodage, il est
nécessaire ici de disposer de pulses de lumière bien particuliers : suivant que le premier
pulse contient ou non un photon unique, le second pulse de la paire doit présenter une
phase opposée. C’est ainsi une version de l’expérience de pensée du chat de Schrödinger
avec des faisceaux de lumière. Pour obtenir un tel état complexe de la lumière, les
équipes parisiennes et florentines ont utilisé des approches différentes. Elles reposent
cependant de manière similaire sur des sources optiques non-linéaires associées à des
additions ou soustractions de photons uniques pour construire ce nouvel état hybride.
Ces travaux s’inscrivent dans le cadre commun du projet européen « QSCALE : Extending
the range of quantum communications » (http://chistera-qscale.eu), coordonné par le
Laboratoire Kastler Brossel et financé par l’ERA-NET CHIST-ERA. L’ERA-NET CHIST-ERA
(Recherche Européenne Coordonnée sur les Défis à Long-terme en sciences et
technologies de l’information et de la communication) est une activité de coordination et
de coopération d’agences nationales de financement de la recherche en Europe soutenue
par le 7ème PCRD. Le consortium est coordonné par l’Agence Nationale de la Recherche –
ANR http://www.agence-nationale-recherche.fr/.
Référence :
O. Morin, K. Huang, J. Liu, H. Le Jeannic, C. Fabre and J. Laurat, Remote creation of
hybrid entanglement between particle-like and wave-like optical qubits, Nature
Photonics 8, pages 570-574 (2014).
Disponible sur la base d’archive ouverte arXiv (http://arxiv.org/abs/1309.6191)
H. Jeong, A. Zavatta, M. Kang, S.-W. Lee, L.S. Costanzo, S. Grandi, T.C. Ralph and M. Bellini,
Generation of hybrid entanglement of light, Nature Photonics 8, pages 564-569
(2014).
Disponible sur la base d’archive ouverte arXiv (http://arxiv.org/abs/1309.6192)
Ces expériences font la couverture de la revue Nature Photonics du mois de juillet 2014.
Contact chercheur: Julien Laurat, Professeur à l’Université P. et M. Curie et Membre de
l’Institut Universitaire de France, Coordinateur du projet européen QSCALE.
[email protected]
Contact presse: Claire de Thoisy-Méchin,
[email protected]
01.44.27.23.24
–
06.74.03.40.19,
Légende : Source de photon unique dans l’infrarouge, basée sur un cristal non-linéaire à
l’intérieur d’une cavité optique pompé par un laser vert (oscillateur paramétrique optique)
(©Laboratoire Kastler Brossel)
Légende : Dans l’expérience parisienne, la combinaison de deux sources non-linéaires et
d’une détection de photon unique permet de générer des faisceaux de lumière intriqués
avec des encodages différents. Cet état complexe de la lumière est une ressource essentielle
pour échanger de l’information par téléportation entre processeurs quantiques distants
fonctionnant avec des encodages différents. (©Laboratoire Kastler Brossel)