Les qubits supraconducteurs ont réussi un test quantique clé

Pour la première fois, un circuit supraconducteur a réussi un test de Bell, le premier test en physique pour confirmer le comportement quantique d’un système. Ces circuits sont utilisés dans les ordinateurs quantiques, et ce test prouve que leurs bits quantiques sont véritablement intriqués.

Lorsque deux particules sont intriquées, la mesure des caractéristiques de l’une affecte instantanément les caractéristiques mesurées de l’autre dans ce qu’on appelle une corrélation non locale. Lorsque cela se produit, cela signifie que les effets de l’enchevêtrement doivent voyager plus vite que la lumière. Le test de cet étrange effet quantique s’appelle l’inégalité de Bell, qui fixe une limite à la fréquence à laquelle les particules peuvent se retrouver dans le même état par hasard sans la présence d’un enchevêtrement réel. La violation de l’inégalité de Bell est la preuve qu’une paire de particules est en fait intriquée.

Des tests de cloche ont été effectués dans de nombreux systèmes, mais jamais sur un circuit supraconducteur. Pour le test, les deux systèmes intriqués doivent être suffisamment éloignés l’un de l’autre pour qu’un signal n’ait pas pu voyager entre eux à la vitesse de la lumière pendant le temps nécessaire pour mesurer les deux systèmes. Ceci est difficile à tester dans un circuit supraconducteur, car l’ensemble doit être maintenu à des températures proches du zéro absolu. Pour la première fois, Simon Storz de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich et ses collègues ont réussi à réaliser un test Bell sur un tel circuit.

Ils ont connecté les deux parties intriquées du circuit, appelées bits quantiques ou qubits, à l’aide de micro-ondes envoyées à travers un tube en aluminium refroidi de 30 mètres de long, tout en gardant chaque qubit dans son propre réfrigérateur individuel. Ils ont ensuite utilisé un générateur de nombres aléatoires pour décider du type de mesure à effectuer sur les qubits afin d’éviter tout biais humain.

Les chercheurs ont effectué plus de 4 millions de mesures à un rythme de 12 500 mesures par seconde, une vitesse nécessaire pour s’assurer que chaque paire de mesures se produisait plus rapidement que la lumière ne pouvait se déplacer dans le tube entre les deux qubits. En analysant tous ces points de données ensemble, ils ont découvert avec une grande certitude que l’inégalité de Bell était violée et que les qubits subissaient vraiment ce qu’Albert Einstein appelait une action effrayante à distance, comme prévu.

Le test confirme la capacité des plates-formes à exploiter ces caractéristiques quantiques uniques pour des applications technologiques, déclare Storz. Le succès de la connexion des qubits sur 30 mètres est particulièrement prometteur pour l’informatique quantique et le chiffrement, dit-il. Il s’agit d’une voie potentielle vers la mise à l’échelle des ordinateurs quantiques basés sur des circuits supraconducteurs, par exemple dans les futurs centres de type supercalculateur quantique.

Les sujets:

• mécanique quantique/
• l’informatique quantique