Des chercheurs du MIT développent une méthode pour créer des états quantiques facilement distinguables
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’Université de Ferrare ont récemment annoncé une avancée significative dans le domaine des systèmes quantiques, qui pourraient surpasser les systèmes traditionnels en matière de détection, de communication, de calcul et de contrôle. La création d’états quantiques stables et mesurables, essentiels pour ces systèmes, représente un défi majeur.
Les états quantiques, qui possèdent des propriétés uniques, sont cruciaux pour le développement de nouveaux systèmes de traitement de l’information. Cependant, la stabilité et la distinguabilité de ces états sont difficiles à atteindre. L’extraction d’informations d’un système quantique dépend de la capacité à distinguer les états quantiques, une propriété intrinsèque liée à l’orthogonalité. Or, il est établi qu’aucun des états gaussiens, une classe largement étudiée, n’est orthogonal, entraînant des erreurs inévitables lors de leur distinction.
Les dispositifs quantiques actuels ne restent stables que quelques fractions de seconde et nécessitent des protocoles complexes pour distinguer les états. La nouvelle approche développée par les chercheurs du MIT et de l’Université de Ferrare, publiée dans la revue Physical Review A, propose une méthode pour traduire les états quantiques de la lumière en variétés algébriques, facilitant ainsi l’analyse en la réduisant à des équations mathématiques résolvables.
Moe Z. Win, l’un des chercheurs, souligne que les systèmes quantiques peuvent offrir des performances nettement supérieures à celles des systèmes classiques, mais cela nécessite une ingénierie minutieuse des états quantiques. Les chercheurs se concentrent sur la conception d’états quantiques distinguables pour améliorer les performances en matière de détection et de communication.
Les types d’états étudiés concernent les niveaux d’énergie des photons. L’équipe a utilisé une opération appelée variation de photon, qui peut prendre la forme d’ajout ou de soustraction de photons, modifiant ainsi l’état quantique de gaussien à non-gaussien. Ces derniers semblent plus prometteurs pour les applications pratiques.
Andrea Giani, membre de l’équipe, indique que bien que le domaine des états non-gaussiens soit vaste, il est essentiel de se concentrer sur ceux qui sont plus facilement réalisables avec les technologies actuelles. Ces états ont déjà été produits en laboratoire, suscitant un intérêt croissant.
Les chercheurs estiment que les principes établis dans cette étude permettront une mise en œuvre relativement simple. Des dispositifs optiques existants pourraient être adaptés pour produire ces états. Ils espèrent que les expérimentateurs pourront tester ces méthodes rapidement.
Cette avancée représente une étape importante vers le développement de dispositifs quantiques pratiques et ouvre la voie à de nouvelles applications dans divers domaines.
Source : MIT News.
