Dans une avancée qui va soit révolutionner l'informatique quantique, soit donner aux physiciens une nouvelle excuse pour éviter de faire quoi que ce soit manuellement, des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies d'Autriche (ISTA) ont démontré une méthode pour intriguer des qubits en utilisant un « bain quantique » - sans contrôle actif, sans mesures répétées, juste un flux de photons corrélés qui fait tout le travail. Publiée dans Physical Review X, l'expérience prouve enfin une prédiction faite il y a plus de 20 ans, marquant la première fois que des états intriqués s'assemblent tout seuls.

L'intrication, ce phénomène quantique qui permet à des particules de partager des corrélations défiant la logique classique, est cruciale pour construire de plus grands ordinateurs et réseaux quantiques. Auparavant, les scientifiques devaient soit envoyer un photon contrôlé activement entre les qubits, soit apparier des photons de chaque qubit - une méthode qui a valu le prix Nobel de physique 2022 mais qui repose encore sur la post-sélection et ne fonctionne pas toujours.

Entrent en scène Alejandro Andrés-Juanes et Johannes Fink de l'ISTA, qui, avec des collaborateurs internationaux, ont décidé de laisser l'environnement faire le travail. Leur « bain quantique » - une source partagée de particules de lumière corrélées - synchronise automatiquement des qubits distants, stabilisant l'intrication même au-delà de la durée de vie des qubits. « Dans notre méthode, le bain quantique est la source de l'intrication », dit Fink. « Il crée un nouvel état fondamental grâce à un flux continu de photons corrélés. » Résultat : des états intriqués qui restent disponibles pour le traitement quantique quand on en a besoin, plutôt que des moments éphémères.

L'équipe a utilisé des photons micro-ondes pour coupler les qubits à la source de photons, tirant parti de leur faible énergie et de la technologie existante des qubits supraconducteurs. Pour confirmer que les qubits étaient réellement synchronisés, ils ont utilisé la tomographie quantique, prenant des mesures durant seulement 20 à 80 nanosecondes (une nanoseconde étant un milliardième de seconde) pour reconstruire les états quantiques.

Ce prototype de preuve de concept est « une méthode relativement simple qui pourrait être étendue pour synchroniser plusieurs qubits distants », dit Andrés-Juanes. Mais ce n'est pas encore efficace - ne transférant actuellement qu'environ 10 % de l'intrication disponible du bain. Les chercheurs soupçonnent que l'écart de 20 ans entre la théorie et l'expérience est dû au fait que les conditions idéales originales étaient un peu trop parfaites pour les laboratoires du monde réel. Néanmoins, le prototype offre de nouvelles opportunités pour les expériences d'optique quantique et pourrait aider à pousser les processeurs quantiques vers un fonctionnement tolérant aux pannes. Car honnêtement, qui ne voudrait pas de l'intrication sur pilote automatique ?