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Mémoire quantique : Record à l'université de Varsovie

La mémoire quantique élaborée à la Faculté de Physique de l’Université de Varsovie peut stocker simultanément plusieurs centaines d’états lumineux, ce qui constitue un record mondial. Les solutions d’autres groupes de recherche permettaient jusqu’à maintenant le stockage simultané de photons dans plusieurs douzaines d’états.

La mémoire quantique

La mémoire est un élément indispensable dans tout processus de traitement de l’information. Tout comme vous ne pouvez pas construire un ordinateur classique sans RAM (Random-access memory), il n’est pas possible de construire un ordinateur quantique sans mémoire quantique.

La différence entre un ordinateur conventionnel et un ordinateur quantique réside dans leurs états possibles : un ordinateur basé sur un circuit électrique a deux états possibles, un ordinateur quantique en a une infinité. Ce dernier est donc beaucoup plus rapide qu’un ordinateur classique.

Le stockage et le traitement de l’information dans ces ordinateurs reposent sur la possibilité d’intriquer des états quantiques de particules ainsi que sur le fameux principe de superposition des états quantiques. Si ce principe opérait à notre échelle (macroscopique et non infiniment microscopique dans le cas de la mémoire quantique), toutes sortes de paradoxes que l’on n’observe pas se produiraient. On aurait ainsi une localisation simultanée à deux endroits différents pour des objets, comme la Lune, ou la possibilité pour un organisme vivant d’être dans un état à la fois mort et vivant par exemple. Ce dernier paradoxe est célèbre, il s’agit de celui du chat de Schrödinger.

Le paramètre clé d’une telle mémoire est sa capacité, ce qui signifie le nombre de qubits (bits quantiques) que la mémoire peut traiter. Des opérations simultanées sur une grande quantité de qubits est essentiel dans le traitement de l’information par un ordinateur quantique. Une grande quantité de ces informations peuvent être codé par des photons.

Les découvertes polonaises

Actuellement, il existe de nombreuses façons de stocker, ainsi que de coder des informations sur les photons émis. Une idée prometteuse consiste à utiliser des informations sur les angles d’émission des photons qui, associés à une caméra sensible aux photons uniques, permettent un enregistrement direct de la lumière émise par la mémoire.

Selon les physiciens de l’Université de Varsovie, les informations sur les directions de dispersion sont stockées dans l’ensemble des atomes sous la forme d’excitations collectives (ondes de spin) qui peuvent être reconstruites à la demande sous la forme d’un autre groupe de photons. La mesure de la corrélation entre la direction des photons émis pendant l’enregistrement et la lecture de la mémoire permet de conclure que l’expérience produit de la lumière dont les propriétés ne peuvent être décrites en utilisant l’optique classique.
La mémoire quantique créée à l’université de Varsovie possède une autre particularité. En effet, les informations sur tous les photons émis par la mémoire sont stockées dans le même volume d’atomes qui partagent les informations sauvegardées. Cela a permis d’observer l’interférence de deux ondes de spin provenant des atomes dans le champ magnétique externe, décrit par un ensemble différent de nombres quantiques.

"Dans le futur, cela permettra une manipulation plus compliquée et plus complexe de l’état des atomes, et finalement la production de photons individuels avec des paramètres contrôlés par les expérimentateurs" - a expliqué le chef du Quantum Memory Laboratory, Dr Wojciech Wasilewski.

Pour plus d’informations :

Les résultats de l’expérience ont été publiés dans la prestigieuse revue scientifique Nature Communications :
https://www.nature.com/articles/s41467-017-02366-7

L’article référent :
http://scienceinpoland.pap.pl/en/news/news%2C27685%2Crecord-capacity-quantum-memory-built-university-warsaw.html

Approfondir ses connaissances en mémoire quantique :
https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/physique-ordinateur-quantique-nouvelle-memoire-diamant-maj-11990/

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Rédacteur :

Thibaud DUBRULE, Chargé de Mission Scientifique à Varsovie, thibaud.dubrule[at]diplomatie.gouv.fr

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lundi 22 janvier 2018
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