Intrication quantique métropolitaine sur 14,5 km ! Le « Xinghan II » de l'USTC valide une voie technologique fondamentale pour les répéteurs quantiques
Le 8 mai, le site Dimension Net a appris de l'Université des Sciences et Technologies de Chine (USTC) que l'équipe de recherche dirigée par Li Chuanfeng, Zhou Zongquan et Huang Yunfeng, du groupe de l'académicien Guo Guangcan, a proposé de manière originale un schéma de répéteur quantique multimode basé sur la mesure du temps. Ce schéma n'exige plus qu'une paire de photons arrive simultanément au nœud intermédiaire, mais permet qu'ils arrivent « l'un après l'autre », en mesurant précisément leur différence de temps pour prédire l'intrication, et en utilisant une mémoire quantique multimode pour réaliser la lecture à la demande de photons intriqués avec un délai arbitraire. Les résultats de recherche correspondants ont été publiés le 7 mai dans la revue scientifique internationale Nature Photonics.
Le répéteur quantique est une technologie clé pour construire le futur internet quantique. Comme le signal quantique s'atténue rapidement lors de sa transmission dans la fibre optique, les scientifiques utilisent des répéteurs quantiques pour décomposer un canal longue distance en plusieurs liaisons courtes, établissant des états d'intrication matérielle segment par segment avant de les connecter, surmontant ainsi les pertes exponentielles dans les canaux de fibre optique.
Auparavant, les protocoles de répéteur quantique se divisaient principalement en deux catégories : l'interférence à un photon et l'interférence à deux photons. L'interférence à un photon offre un taux plus élevé, mais une fidélité limitée ; tandis que l'interférence à deux photons offre une haute fidélité mais un faible taux. Le compromis entre le taux et la fidélité constituait une contradiction fondamentale limitant les performances et l'application des répéteurs quantiques.
L'équipe de recherche a utilisé son schéma original de répéteur quantique multimode par mesure du temps, combinant avec succès les avantages du taux élevé de l'interférence à un photon et de la haute fidélité de l'interférence à deux photons, réalisant une distribution d'intrication supportant un taux élevé et une haute fidélité, et directement compatible avec les infrastructures de réseau de fibre optique existantes.
Sur cette base, l'équipe de recherche a établi avec succès le réseau de répéteur quantique multimode « Xinghan II » dans la ville de Hefei, province de l'Anhui. Ce système a atteint une fidélité d'intrication de 78,6 %, avec une distance en ligne droite de 14,5 kilomètres entre les deux mémoires quantiques, résolvant non seulement le dilemme persistant entre taux et fidélité dans les protocoles de répéteur quantique, mais son taux de distribution d'intrication dépasse de plus de cent fois celui des précédents répéteurs quantiques métropolitains.
Li Chuanfeng a présenté que ce travail réalise l'intrication matérielle sur la plus longue distance rapportée publiquement à ce jour, et que la technologie de multiplexage multimode est susceptible de devenir une voie technologique fondamentale pour les futurs réseaux quantiques.
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