Bien que puissants et extrêmement rapides, les ordinateurs quantiques ont toujours eu du mal à se connecter à distance. Auparavant, la distance maximale de connexion entre deux ordinateurs quantiques via un câble à fibre optique n’était que de quelques kilomètres, comme la distance entre le campus sud de l’Université de Chicago et la Willis Tower au centre-ville, bien au-delà de cette portée, rendant la communication impossible. Cependant, cette situation est sur le point de changer.
La recherche montre que l’équipe de l’assistant professeur Tian Zhong du Pritzker School of Molecular Engineering de l’Université de Chicago peut théoriquement étendre la distance maximale de connexion des ordinateurs quantiques à 2000 kilomètres. Grâce à cette méthode, l’ordinateur quantique de l’Université de Chicago pourrait communiquer avec un ordinateur quantique à l’extérieur de Salt Lake City, dans l’Utah. Le responsable de l’équipe, le professeur Zhong, a reçu le prix Sturge pour ce travail ; il a déclaré : « La technologie pour construire un internet quantique à l’échelle mondiale est pour la première fois à portée de main. »
Pour construire un réseau quantique, il faut entrelacer des atomes via des câbles à fibre optique ; plus la cohérence quantique des atomes est maintenue longtemps, plus la distance de connexion est grande. Zhong et son équipe ont prolongé la cohérence quantique d’un seul atome d’erbium de 0,1 milliseconde à plus de 10 millisecondes, atteignant même 24 millisecondes dans une expérience, permettant théoriquement une connexion entre ordinateurs quantiques sur 4000 kilomètres. Leur innovation réside dans l’utilisation de la technique d’épitaxie par faisceau moléculaire (MBE) pour remplacer la méthode traditionnelle de tirage dans la fabrication de cristaux dopés aux terres rares. Le professeur Zhong a expliqué que la méthode traditionnelle ressemble à un four, tandis que MBE est comme une imprimante 3D, assemblant l’appareil atome par atome, avec une qualité de matériau élevée et d’excellentes caractéristiques de cohérence quantique des atomes. Auparavant, la technologie MBE n’avait pas été utilisée pour préparer ce type de matériaux dopés aux terres rares ; l’équipe de Zhong a collaboré avec des experts en synthèse de matériaux pour améliorer cette technologie. Le Dr Hughes de Riedmatten, professeur à l’Institute of Photonic Sciences, a qualifié cette méthode d’extrêmement innovante, offrant une voie scalable pour produire des qubits quantiques connectables en réseau.
