Téléportation quantique entre deux puces au silicium : une première mondiale

Ne vous méprenez pas : la téléportation quantique n’est en aucun cas un moyen de transférer instantanément de la matière à travers l’espace. Loin des clichés véhiculés par la science-fiction, ce phénomène consiste plutôt à téléporter des états quantiques en respectant la théorie de la relativité restreinte. Il s’agit en réalité d’un protocole de communication axé sur la physique quantique et qui sert de base à la fabrication des ordinateurs quantiques.

La téléportation quantique, comment ça marche ?

Pourquoi parler de “téléportation” ? Le terme de téléportation quantique est utilisé pour décrire l’obtention instantanée d’une information. Comment est-ce possible ? Grâce au phénomène d’intrication quantique. Sans rentrer dans les détails de la physique quantique, on peut dire que l’intrication décrit le fait que “l’information contenue” dans une particule soit liée à une autre particule éloignée. Plus précisément, ce sont les états quantiques de ces particules qui sont en corrélation.

Bien que les ordinateurs quantiques expérimentaux soient une réalité (par exemple, Sycamore de Google), cette technologie n’en est qu’à ses balbutiements. Ce qui freine actuellement le développement de l’ordinateur quantique est, entre autres, la nécessité d’utiliser des matériaux présentant un effet supraconducteur qui a l’inconvénient d’être observable à des températures très basses, souvent proches du zéro absolu. Cet obstacle impose ainsi d’utiliser un refroidissement cryogénique coûteux, incompatible avec un usage domestique !

Première téléportation quantique entre 2 puces au silicium

Les circuits au silicium sont l’élément essentiel de nos ordinateurs traditionnels. Parce que ces puces sont utilisées depuis longtemps, les procédés de fabrication sont ainsi maîtrisés à la perfection et leur coût est beaucoup plus faible qu’auparavant. Réaliser des ordinateurs quantiques à base de silicium serait donc une vraie révolution.

Heureusement, des recherches sont en cours, notamment au CEA à Grenoble avec le consortium «Quantum Silicon», dont le but est de concevoir des bits quantiques basés sur la microélectronique du silicium.

Cet axe de recherche semble donc extrêmement prometteur. On doit ainsi à une équipe de chercheurs (dont les membres proviennent en autres du Quantum Engineering Technology Lab de l’université de Bristol) cette découverte : la première téléportation quantique entre 2 puces au silicium.

D’après l’étude publiée récemment dans le journal Nature, les puces de type CMOS qu’ils ont utilisées sont capables de produire des paires de photons intriqués et même des paquets de quatre photons (donc portant 4 qubits). Les photons produits par ces puces ont ainsi été envoyés vers une autre puce à travers une fibre optique, ce qui a permis pour la première fois l’observation du phénomène de téléportation d’états quantiques entre 2 puces au silicium.

Les promesses des technologies quantiques sont énormes. Même si des obstacles restent à franchir, la téléportation quantique permettra un jour le transfert quasi instantané d’informations sécurisées et de réaliser en quelques minutes des calculs qui prendraient des milliers d’années aux supercalculateurs actuels.

Sources : pour en savoir plus, lisez l’étude “Chip-to-chip quantum teleportation and multi-photon entanglement in silicon” publiée le 23 décembre 2019 dans le journal Nature et l’article de Laurent Sacco, pour Futura Sciences