Une nouvelle approche pourrait aider les réseaux quantiques à prendre en charge plus d’utilisateurs sans perdre de données –

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  • Lorsque les ordinateurs quantiques deviendront plus puissants et plus répandus, ils auront besoin d’un Internet quantique robuste pour communiquer.

    Les ingénieurs de l’Université Purdue ont résolu un problème empêchant le développement de réseaux quantiques suffisamment grands pour prendre en charge de manière fiable plus d’une poignée d’utilisateurs.

    La méthode, démontrée dans un article publié dans Optica, pourrait aider à jeter les bases du moment où un grand nombre d’ordinateurs quantiques, de capteurs quantiques et d’autres technologies quantiques sont prêts à être mis en ligne et à communiquer entre eux.

    L’équipe a déployé un commutateur programmable pour ajuster la quantité de données allant à chaque utilisateur en sélectionnant et en redirigeant les longueurs d’onde de lumière transportant les différents canaux de données, ce qui permet d’augmenter le nombre d’utilisateurs sans ajouter de perte de photons à mesure que le réseau s’agrandit.

    Si des photons sont perdus, les informations quantiques sont perdues – un problème qui a tendance à se produire lorsque les photons les plus éloignés doivent voyager à travers des réseaux de fibres optiques.

    «Nous montrons un moyen de faire le routage de longueur d’onde avec un seul équipement – un commutateur sélectif en longueur d’onde – pour, en principe, construire un réseau de 12 à 20 utilisateurs, peut-être même plus», a déclaré Andrew Weiner, de la famille Scifres de Purdue. Professeur émérite de génie électrique et informatique. «Les approches précédentes nécessitaient d’interchanger physiquement des dizaines de filtres optiques fixes accordés à des longueurs d’onde individuelles, ce qui rendait la capacité d’ajuster les connexions entre les utilisateurs pratiquement impossible et la perte de photons plus probable.

    Au lieu de devoir ajouter ces filtres à chaque fois qu’un nouvel utilisateur rejoint le réseau, les ingénieurs pourraient simplement programmer le commutateur sélectif en longueur d’onde pour diriger les longueurs d’onde porteuses de données vers chaque nouvel utilisateur – ce qui réduit les coûts d’exploitation et de maintenance et crée un quantum. Internet plus efficace.

    Le commutateur sélectif en longueur d’onde peut également être programmé pour ajuster la bande passante en fonction des besoins d’un utilisateur, ce qui n’a pas été possible avec des filtres optiques fixes. Certains utilisateurs peuvent utiliser des applications qui nécessitent plus de bande passante que d’autres, de la même manière que le visionnage d’émissions via un service de streaming Web utilise plus de bande passante que l’envoi d’un e-mail.

    Pour un Internet quantique, établir des connexions entre les utilisateurs et ajuster la bande passante signifie distribuer l’intrication, la capacité des photons à maintenir une relation mécanique quantique fixe les uns avec les autres, quelle que soit leur distance pour connecter les utilisateurs dans un réseau. L’intrication joue un rôle clé dans l’informatique quantique et le traitement de l’information quantique.

    “Quand les gens parlent d’un Internet quantique, c’est cette idée de générer un enchevêtrement à distance entre deux stations différentes, comme entre des ordinateurs quantiques”, a déclaré Navin Lingaraju, Ph.D. Purdue. étudiant en génie électrique et informatique. “Notre méthode modifie la vitesse à laquelle les photons intriqués sont partagés entre différents utilisateurs. Ces photons intriqués pourraient être utilisés comme une ressource pour enchevêtrer des ordinateurs quantiques ou des capteurs quantiques dans les deux stations différentes.”

    Les chercheurs de Purdue ont réalisé l’étude en collaboration avec Joseph Lukens, chercheur au Oak Ridge National Laboratory. Le commutateur sélectif en longueur d’onde que l’équipe a déployé est basé sur une technologie similaire utilisée pour ajuster la bande passante pour la communication classique d’aujourd’hui.

    Le commutateur est également capable d’utiliser une «grille flexible», comme les communications par ondes lumineuses classiques utilisent maintenant, pour partitionner la bande passante aux utilisateurs à une variété de longueurs d’onde et d’emplacements plutôt que d’être restreinte à une série de longueurs d’onde fixes, dont chacune aurait un bande passante ou capacité de transport d’informations à des emplacements fixes.

    “Pour la première fois, nous essayons de prendre quelque chose d’inspiré par ces concepts de communication classiques utilisant un équipement comparable pour souligner les avantages potentiels qu’il présente pour les réseaux quantiques”, a déclaré Weiner.

    L’équipe travaille à la construction de réseaux plus grands à l’aide du commutateur sélectif en longueur d’onde. Les travaux ont été financés par le Département américain de l’énergie, la National Science Foundation et le Oak Ridge National Laboratory.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université Purdue. Original écrit par Kayla Wiles. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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