Un murmure à travers un tuyau tiède ✛ ✎
Dans un cryostat à dilution refroidi à 170 millikelvins naît un état cohérent du champ micro-onde. C'est une lumière laser avec une incertitude minimale : son amplitude et sa phase sont définies aussi précisément que la mécanique quantique le permet. La tâche consiste à transférer cet état dans un autre cryostat situé à six mètres et demi, sans y envoyer un seul photon. C'est ainsi que fonctionne la téléportation quantique : le transfert d'un état quantique sans transfert de particule.
Le canal de communication est un câble supraconducteur en niobium-titane. En dessous de 10 K, il ne perd que 1 dB par kilomètre, c'est-à-dire que le signal ne s'atténue presque pas. Mais la grande surprise de l'expérience est qu'un chauffage est installé au milieu du câble. Lorsqu'on l'allume, la température monte à 4 K. Selon les normes quantiques, c'est déjà un véritable four : les fluctuations thermiques peuvent déchirer la fragile intrication. Et pourtant, la téléportation continue de fonctionner.
Le secret réside dans le fait que les pertes dans le canal sont si faibles que le bruit thermique n'a pas le temps de détruire la corrélation quantique. L'intrication, mesurée par la négativité, reste positive même à 4 K. La fidélité de téléportation chute alors de 72,6 % à 59,9 %, mais dépasse toujours la limite classique de 1/2. Cela signifie qu'aucune stratégie classique ne pourrait atteindre un tel résultat : la nature quantique du processus est préservée.
Auparavant, on pensait que pour le calcul quantique distribué, chaque canal de communication devait être refroidi à des millikelvins. On découvre maintenant que certaines sections du réseau peuvent être plus chaudes si leurs pertes sont suffisamment faibles. Cela assouplit certaines exigences strictes de l'infrastructure cryogénique et rend les architectures supraconductrices distribuées plus réalistes. Au lieu de construire un réfrigérateur géant pour un million de qubits, on peut relier de nombreux petits cryostats par des ponts supraconducteurs tièdes.
L'expérience évoque un murmure à travers un tuyau tiède : la voix est légèrement déformée, mais les mots restent compréhensibles. L'information quantique traverse le bruit thermique en s'appuyant sur l'intrication comme sur un fil invisible. Et ce fil, comme l'ont montré les physiciens, supporte bien plus que prévu.
Le câble en niobium-titane a une température critique d'environ 10 K, donc à 4 K il reste supraconducteur et n'introduit presque pas de pertes, même si l'environnement est déjà « chaud » selon les normes quantiques.
L'idée de téléporter des états à travers un canal peu fiable rappelle « Star Trek », où l'information est transmise à travers l'espace, mais ici, au lieu de démonter la matière, on transfère l'information quantique grâce à l'intrication.