Téléportation avec des circuits électroniques

Des physiciens de l'ETH Zurich ont réussi pour la première fois à téléporter une information dans ce que l'on appelle un système à l'état solide. Les chercheurs y sont parvenus sur une puce. Elle se distingue d'une puce d'ordinateur traditionnelle par le fait que les informations y sont stockées et traitées non pas selon les lois de la physique classique, mais selon celles de la physique quantique. Dans une étude publiée dans le dernier numéro de la revue spécialisée "Nature", les chercheurs ont réussi à téléporter des informations sur six millimètres, d'un coin de la puce au coin opposé. Et ce, nota bene, sans que des particules physiques n'aient parcouru le chemin entre le coin émetteur et le coin récepteur lors de la transmission de l'information.

"Dans la télécommunication ordinaire, l'information est transmise par des impulsions électromagnétiques. Par exemple, on transporte des ondes radio pulsées dans la téléphonie mobile et des ondes lumineuses pulsées dans les liaisons par fibre optique", explique Andreas Wallraff, professeur au Laboratoire de physique des solides et responsable de l'étude. Dans la téléportation quantique en revanche, on ne transporte pas le support d'information lui-même, mais uniquement l'information. Pour ce faire, on utilise les propriétés mécaniques quantiques du système, notamment l'enchevêtrement des unités d'émission et de réception. Il s'agit d'une connexion qui semble "magique" aux non-physiciens et qui utilise les lois de la physique quantique.

"Comme la téléportation"

Pour préparer la téléportation quantique, on place les unités émettrice et réceptrice dans un état d'enchevêtrement. Ensuite, les deux unités peuvent être séparées physiquement l'une de l'autre, car l'état d'intrication est conservé. Lors de l'expérience, les physiciens programment une information de mécanique quantique dans l'unité émettrice. Comme les deux unités sont intriquées, cette information peut également être lue dans l'unité réceptrice. "La téléportation quantique est comparable à la téléportation dans la série de science-fiction Star Trek", explique Wallraff. "L'information ne voyage pas d'un point A à un point B. Au contraire, elle apparaît au point B et disparaît au point A lorsqu'on la lit au point B".

Taux de transmission élevé

La distance de six millimètres sur laquelle les chercheurs de l'ETH se sont téléportés peut sembler courte par rapport à d'autres expériences de téléportation. Il y a un an, des scientifiques autrichiens ont par exemple réussi à téléporter une information sur plus de cent kilomètres entre les deux îles canariennes La Palma et Tenerife. Cette expérience et d'autres similaires étaient toutefois fondamentalement différentes, car il s'agissait de systèmes optiques utilisant la lumière visible. En revanche, les chercheurs de l'ETH ont réussi pour la première fois à téléporter des informations dans un système utilisant des circuits électroniques supraconducteurs. "C'est intéressant, car de tels circuits sont des éléments importants pour la construction de futurs ordinateurs quantiques", explique Wallraff. Autre avantage du système des scientifiques de l'ETH : il est extrêmement rapide et nettement plus rapide que la plupart des systèmes de téléportation existants. Il permet de transmettre environ 10'000 bits quantiques par seconde.

"Importante technologie d'avenir"

Les chercheurs souhaitent ensuite augmenter la distance entre l'émetteur et le récepteur grâce à leur système. Dans un premier temps, ils souhaitent essayer de téléporter des informations d'une puce à l'autre. Et à long terme, il s'agit d'explorer si des circuits électroniques permettent de communiquer de manière quantique sur de plus grandes distances, comme cela se fait actuellement avec des systèmes optiques.

"La téléportation est une technologie d'avenir importante dans le domaine du traitement quantique de l'information", explique Wallraff. Elle permet par exemple de transporter des informations d'un point à un autre sur une puce quantique ou dans un futur processeur quantique. Par rapport aux technologies de l'information et de la communication actuelles, qui reposent sur la physique classique, l'information quantique a l'avantage d'avoir une densité d'information beaucoup plus élevée : Il est possible de stocker plus d'informations dans les bits quantiques et de les traiter plus efficacement que dans le même nombre de bits classiques.