Une équipe internationale de chercheurs a franchi une étape importante dans la communication quantique en téléportant l'état de polarisation d'un photon unique entre deux points quantiques distincts sur une liaison en espace libre de 270 mètres. L'expérience, menée à l'Université Sapienza de Rome, démontre le potentiel des relais quantiques pour les futurs réseaux quantiques. Les résultats ont été publiés dans Nature Communications.
Des chercheurs de l'Université de Paderborn, de l'Université Sapienza de Rome et d'autres institutions européennes ont réussi à transférer des informations quantiques entre des points quantiques indépendants. Ils ont utilisé une liaison optique en espace libre de 270 mètres reliant deux bâtiments de l'Université Sapienza de Rome, en s'appuyant sur une synchronisation assistée par GPS, des détecteurs de photons uniques ultra-rapides et une stabilisation contre la turbulence atmosphérique. La téléportation a atteint une fidélité d'état de 82 ± 1 %, dépassant la limite classique de plus de 10 écarts-types. Les points quantiques ont été conçus à l'Université Johannes Kepler de Linz, avec une nanofabrication des résonateurs à l'Université de Wurtzbourg. Le professeur Klaus Jöns de l'Université de Paderborn, responsable du groupe Hybrid Photonics Quantum Devices, a déclaré : « L'expérience démontre de manière impressionnante que les sources de lumière quantique basées sur des points quantiques semi-conducteurs pourraient constituer une technologie clé pour les futurs réseaux de communication quantique. » Cette percée, aboutissement d'une décennie de collaboration entre l'équipe de Jöns et le groupe du professeur Rinaldo Trotta à Sapienza, marque un progrès vers des relais quantiques évolutifs et un internet quantique. Auparavant, une telle téléportation impliquait des photons provenant de la même source, mais celle-ci a utilisé des émetteurs distincts. Jöns a noté : « Ce résultat montre que notre planification stratégique à long terme a porté ses fruits. La combinaison d'une excellente science des matériaux, de la nanofabrication et de la technologie quantique optique a été la clé de notre succès. » Cette réalisation ouvre la voie à l'échange d'intrication entre points quantiques, permettant le premier relais quantique avec des sources de paires de photons intriqués déterministes. Un effort parallèle mené par des équipes de Stuttgart et de Sarrebruck a rapporté un résultat similaire en utilisant la conversion de fréquence.
