13h30 - 15h00 Paradoxe
Einstein-Podolsky-Rosen - Inégalités de Bell - Téléportation quantique
- Cryptographie quantique
Au-delà
de la superposition d’états, une des spécificités fondamentales en
information quantique est la possibilité d’avoir des états dits «
intriqués », ou « enchevêtrés ». La nature de ces états, qui fut ainsi
au cœur de la controverse EPR, menée par Einstein Podolsky et Rosen,
demeure une question cruciale en information quantique. Ainsi, après
avoir expliqué en quoi consistent les états EPR, nous montrerons
pourquoi de tels états quantiques à deux particules peuvent présenter
des corrélations totalement surprenantes, et que l’on ne peut expliquer
à l’aide d’un modèle classique.
Tandis
que la controverse EPR opposa dans les années 30 les plus grands
physiciens fondateurs de la théorie quantique, trente ans plus tard, le
physicien irlandais John Bell proposa, à travers les inégalités de
Bell, une façon de trancher entre une interprétation classique des
corrélations observées, et la théorie quantique. On expliquera le
principe des inégalités de Bell et on évoquera l’expérience d’Aspect,
datant de 1982 qui confirma la théorie quantique, et fut de facto une
des premières expériences d’information quantique. Le concept
d’intrication, considéré comme une ressource en information quantique,
s’est depuis révélé extrêmement riche et permet de réaliser des
protocoles, comme la téléportation d’un état quantique, mais aussi la
transmission de secrets de façon inviolable avec la cryptographie
quantique. Ces deux protocoles, ainsi que des cas d’applications,
seront présentés.
15h15
- 16h45 Sources et détecteurs en optique quantique -
Génération
de photons intriqués - Mémoire quantique - Répéteur quantique
La
dernière partie de la journée traitera de la réalisation expérimentale,
principalement en optique, d’états quantiques intriqués. Seront tout
d’abord présentés les technologies et les concepts de base en optique
quantique, permettant d’aborder la production d’états quantiques de la
lumière (sources de photons et statistiques quantiques, détecteurs de
photons uniques, sources de photons uniques), avant de se concentrer
sur la production des états intriqués par des processus d’optique non
linéaire. On évoquera ensuite deux défis expérimentaux majeurs dans la
perspective du développement de réseaux de communications quantiques,
mais aussi d’ordinateurs quantiques : 1) la réalisation de mémoire
quantiques, permettant de stocker un état quantique, puis de le
restituer plus tard dans le temps, sans (trop) perdre en fidélité 2) la
réalisation de répéteurs quantiques, basés sur des mémoires quantiques
et des sources de photons intriqués, qui permettent de corriger les
erreurs dues à la propagation de la lumière, et donc de réaliser des
communications quantiques sur des distances potentiellement
arbitrairement grandes.