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L'expérience permet d'obtenir un enchevêtrement de six ondes lumineuses avec un seul laser

seul laser
Un physicien autrichien, l'un des géants de la science contemporaine, considérait «l'intrication» comme la propriété la plus intéressante de la mécanique quantique. Selon lui, c'est ce phénomène qui distingue véritablement le monde quantique du monde classique.

L'enchevêtrement se produit lorsque des groupes de particules ou d'ondes sont créés ou interagissent de telle manière que l'état quantique de chaque particule ou onde ne peut pas être décrit indépendamment des autres, quelle que soit leur distance.

Les expériences effectuées à l'institut de physique ont réussi à enchevêtrer six ondes lumineuses générées par une source de lumière laser simple appelée oscillateur paramétrique optique.

Notre plate-forme est capable de générer un enchevêtrement massif de nombreux modes optiques avec des fréquences différentes mais bien définies, comme si elle connectait les nœuds d'un grand réseau. Les états quantiques ainsi produits peuvent être contrôlés par un seul paramètre: la puissance du laser externe qui pompe le système, a déclaré l'un des coordinateurs des expériences.

L'enchevêtrement est une propriété qui implique des corrélations quantiques entre des systèmes distincts. Ces corrélations constituent un atout majeur qui peut rendre les ordinateurs quantiques supérieurs aux ordinateurs électroniques traditionnels dans l'exécution de tâches telles que la simulation ou la factorisation des nombres premiers, opération critique pour la sécurité des données dans le monde d'aujourd'hui. Pour cette raison, la création de systèmes comportant plusieurs composants enchevêtrés constitue un défi important dans la mise en œuvre des idées de la théorie de l'information quantique.

Traitement plus rapide

Dans des recherches antérieures, l'équipe a mêlé deux et trois modes à l'oscillateur paramétrique optique. Leurs dernières expériences ont doublé l'espace disponible pour les informations à encoder.

Cette idée est plus facile à comprendre grâce à une analogie. Le bit classique (chiffre binaire) est un système à deux états qui peut être dans un seul état à la fois - soit zéro ou un. C'est la base de la logique binaire. Le qubit (bit quantique) peut représenter une superposition quantique de ces deux états, de sorte qu'il peut encoder plus d'informations qu'un bit classique.

L'enchevêtrement correspond à la corrélation non locale de plusieurs qubits. La non-localité est une caractéristique intrinsèque de la nature et l'une des principales différences entre la physique quantique et la physique classique, qui ne reconnaît que les corrélations locales.

Expliqué comment ce principe général est démontré dans les expériences en question. Un laser fournit toute l'énergie nécessaire au processus, a déclaré le coordinateur du projet thématique. Le faisceau lumineux produit par ce laser frappe un cristal et génère deux autres champs, qui maintiennent les caractéristiques du laser: une lumière monochrome intense avec des fréquences bien définies. Le système se compose donc maintenant de trois champs intenses. Chaque champ intense couple deux champs extrêmement faibles, de sorte que les six champs sont couplés au champ principal. Les corrélations entre eux sont plus fortes que les corrélations réalisables si des lasers indépendants sont utilisés.

Le dispositif qui génère les états intriqués - l’oscillateur paramétrique optique - consiste en un petit cristal entre deux miroirs. Le cristal mesure 1 cm de long et la distance entre les miroirs est inférieure à 5 cm. Cependant, comme le refroidissement est une condition nécessaire au processus, le cristal et les miroirs sont placés dans une boîte en aluminium sous vide pour éviter la condensation et empêcher le système de geler.

L'information pouvant être codée par une seule onde est limitée par le principe d'incertitude. Dans ce cas, l'amplitude et la phase de l'onde se comportent comme des analogues de la position et de la vitesse de la particule, les variables prises en compte pour formuler le principe.

Avec l'enchevêtrement, une partie des informations de chaque onde particulière est perdue, mais les informations globales du système sont conservées, sous une forme partagée. Le partage signifie que lorsque nous observons une seule onde, nous sommes informés des cinq autres en même temps. Chaque faisceau va à un détecteur et cette distribution des informations en unités indépendantes augmente la vitesse de traitement.

Les six vagues constituent un ensemble. Lorsque des informations sont obtenues à partir d'une onde, des informations sont obtenues sur l'ensemble du système. Quand on change, tout le système est changé.
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