La découverte de l’intrication quantique pourrait permettre une nouvelle technologie de communication
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Dans son classique culte “Ender’s Game”, Orson Scott Card a imaginé un monde dans lequel les tacticiens les plus brillants et tragiquement les plus jeunes de la Terre pourraient commander instantanément des armées sur de vastes distances à l’aide d’un appareil appelé l’ansible.
Alors que le jury ne sait toujours pas si un tel dispositif sera un jour possible, des scientifiques du laboratoire national de Brookhaven du département américain de l’énergie (DoE) ont détaillé cette semaine un type d’intrication quantique “jamais vu auparavant”, qui, selon eux, pourrait un jour permettre nouveaux outils de communication et ordinateurs puissants.
Les scientifiques tentent d’exploiter les particules intriquées quantiques depuis que le phénomène a été théorisé au début du XXe siècle et le sujet est une source de débats houleux parmi les physiciens depuis des décennies. Cependant, à la fin de l’année dernière, trois scientifiques – Alain Aspect, John Clauser et Anton Zeilinger – ont reçu le prix Nobel de physique pour leurs travaux sur l’intrication quantique.
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Un “nouveau” type d’intrication quantique
La dernière découverte de Brookhaven a été faite lors de l’exploration d’un nouveau moyen de sonder le fonctionnement interne des noyaux atomiques. Les expériences, décrites dans la revue Science Advances, ont utilisé le collisionneur d’ions lourds relativistes de Brookhaven pour accélérer les particules à une vitesse proche de celle de la lumière.
Habituellement, le collisionneur écraserait les particules d’or ensemble. Cela ferait fondre les frontières entre les protons et les neutrons et permettrait aux scientifiques d’étudier les quarks et les gluons – deux des particules élémentaires qui forment le noyau des atomes – dans un environnement similaire à celui des premiers instants de la galaxie.
Mais au lieu de les écraser ensemble, les particules d’or ont été entourées d’un nuage de photons et autorisées à passer les unes à côté des autres.
Selon Brookhaven, alors qu’ils se croisaient, une série de fluctuations quantiques causées par l’interaction entre les photons et les gluons a produit une nouvelle particule qui s’est rapidement désintégrée en une paire de pions chargés. Une fois mesurés, ces pions ont permis aux scientifiques de cartographier la distribution des gluons dans le noyau de l’atome.
Dans un article de blog, Daniel Brandenburg, membre de la collaboration STAR qui a travaillé sur le projet, a déclaré que la technique fonctionne un peu comme un scanner dans un cabinet médical, mais au lieu de voir à l’intérieur du cerveau d’un patient, les scientifiques examinent le fonctionnement interne. de protons.
C’est en prenant ces mesures que les scientifiques disent avoir observé un phénomène curieux – un nouveau type d’interférence quantique.
“Nous mesurons deux particules sortantes et il est clair que leurs charges sont différentes – ce sont des particules différentes – mais nous voyons des modèles d’interférence qui indiquent que ces particules sont enchevêtrées ou synchronisées les unes avec les autres, même si ce sont des particules distinctes”, a déclaré Zhangbu Xu, physicien à Brookhaven National Labs a déclaré dans le billet de blog.
Selon Brookhaven, la plupart des autres observations d’intrication ont été faites entre des photons ou des électrons identiques. “Il s’agit de la toute première observation expérimentale d’enchevêtrement entre des particules dissemblables”, affirme Brandenburg.
Que recherchent les Russes ?
Brookhaven était l’un des trois laboratoires nationaux du DoE ciblés par des pirates informatiques russes au cours de l’été.
Selon Reuters, entre août et septembre, un groupe de cybercriminels connu sous le nom de Cold River a utilisé des e-mails de phishing et fabriqué des pages de connexion pour recueillir les informations d’identification des employés des laboratoires nationaux de Brookhaven, Argonne et Lawrence Livermore.
Les installations abritent divers programmes de recherche nucléaire, dont plusieurs liés à la maintenance et au développement du stock stratégique américain.
Alors que Reuters a pu confirmer l’implication de Cold River avec l’aide de cinq experts en cybersécurité utilisant des empreintes digitales associées au groupe, il n’a pas été en mesure de déterminer si les pirates ont pu violer les défenses du DoE.
Cold River a déjà réussi à compromettre des cibles de premier plan. L’une des cibles les plus récentes du groupe était Richard Dearlove, l’ancien chef du service de renseignement extérieur britannique MI6, dont les courriels ont été divulgués en mai.
Un prélude à l’internet quantique
Les différents laboratoires nationaux du DoE se penchent depuis des années sur la mécanique quantique, y compris les applications pratiques de l’intrication quantique, et ont investi des millions de dollars dans le développement de l’Internet quantique.
Bien qu’ils ne soient pas ansibles, les réseaux quantiques tirent parti des propriétés des particules pour coder les données plus efficacement qu’il n’est possible en utilisant les uns et les zéros binaires utilisés dans l’informatique traditionnelle. C’est du moins l’idée, en tout cas.
Alors que les efforts pour construire des réseaux quantiques en sont encore à leurs balbutiements, plusieurs expériences se sont révélées prometteuses. En 2019, Brookhaven a démontré le transfert de photons intriqués sur un réseau de fibres s’étendant sur environ 11 miles. À l’époque, il s’agissait de la plus longue expérience d’intrication quantique à avoir lieu aux États-Unis.
Plus récemment, des chercheurs aux Pays-Bas ont montré la transmission d’informations quantiques à l’aide d’un nœud intermédiaire, une fonctionnalité qui, selon eux, est essentielle pour activer l’Internet quantique. ®
