Forte d’une renommée internationale grâce à ses travaux de téléportation quantique, l’équipe du prof. Nicolas Gisin, de la Faculté des sciences de l’Université de Genève (UNIGE), se trouve, une nouvelle fois, sous les projecteurs avec la publication ce jour dans la revue Nature d’un important article. Dans le prolongement de leurs expériences de transferts de photons, les scientifiques de l’UNIGE viennent en effet de réussir à créer une interface qui permet de conserver temporairement l’information, c’est-à-dire l’état du photon, entre deux canaux de communication. Un exploit qui, à plus long terme, devrait permettre d’étendre sensiblement les distances sur lesquelles les essais de téléportation sont actuellement effectués. Rappelons, par ailleurs, qu’en fin d’année passée à Prague, le prof. Gisin et son équipe ont été les heureux lauréats du Prix Descartes de la Commission européenne. Une récompense prestigieuse qui leur a été remise pour un ambitieux projet de cryptographie quantique auquel ils participent dans le cadre d’une collaboration internationale.

Le 30 janvier 2003, la revue Nature publiait un article de l’équipe du prof. Nicolas Gisin, de la Section de physique de l’Université de Genève (UNIGE), consacré à la téléportation quantique. Le magazine se faisait alors l’écho d’une prouesse scientifique sans précédent: les chercheurs de l’UNIGE venaient de réaliser la première téléportation longue distance de l’histoire, soit le transfert d’une propriété d’un photon sur un autre photon distant de deux kilomètres. Et ce, sans que cette propriété n’existe jamais en aucun endroit intermédiaire.

Communication quantique longue distance
Près de trois ans plus tard, l’équipe du prof. Gisin renouvelle pour ainsi dire cet exploit en démontrant la possibilité de stocker, momentanément, l’état d’un photon entre deux canaux de communication. Il faut en effet savoir que la distance constitue aujourd'hui la difficulté majeure à laquelle sont confrontés les spécialistes de la téléportation quantique. Un transfert d’information sur ce mode restant difficilement réalisable dans un espacement qui excède les quelque dizaines de kilomètres.

Afin de pallier cet obstacle de taille, le prof. Gisin et son groupe tentent de mettre au point, depuis quelques mois, une communication par relais. Un premier pas significatif dans cette direction a été franchi, puisque les scientifiques sont récemment parvenus à créer un réservoir d’énergie à même de conserver les propriétés d’un photon avant qu’elles ne fassent l’objet d’une autre téléportation.

Pour parvenir à créer une telle interface – et une grande partie de la «performance» réside en cela – les chercheurs ont fait appel à un cristal non-linéaire, une matière transparente qui permet aux photons, contrairement à leur comportement ordinaire, d’interagir les uns avec les autres. A ce titre, il faut garder à l’esprit que le recours à l’optique non-linéaire implique normalement de travailler avec de la lumière très intense. Il était par conséquent extrêmement difficile de réussir un pareil exercice avec un seul photon. «Une expérience de ce type est révolutionnaire au sens où elle contredit une grande partie de la physique qui m’a été enseignée, il y a trente ans» explique le prof. Gisin, «et il a donc fallu que nous utilisions des cristaux d’une très bonne qualité pour y arriver.» Cette contribution décisive est venue de chercheurs de l’Université de Nice-Sophia Antipolis. En effet, de manière plus imagée, on peut dire que l’opération – récupérer le photon au sein de ce réservoir de puissance – revenait à retrouver une petite goutte d’eau rouge dans une tempête sur un océan. Et les scientifiques français sont parvenus à donner à leur collègue genevois des cristaux au sein desquels les photons pouvaient, pendant un temps, rester groupés.

D’un autre point de vue, il faut noter que l’équipe du prof. Gisin a, à travers cette expérience novatrice, atteint un nouveau niveau de maîtrise dans le contrôle de l’intrication, c’est-à-dire le lien immatériel qui semble lier les particules. La revue Nature ne s’y est pas trompée, étant donné qu’elle fait paraître ce jour les résultats prometteurs de l’équipe de l’UNIGE.

Dans le sillage de Descartes
Signalons enfin que le groupe du prof. Gisin a dernièrement vu ses travaux récompensés d’une distinction supplémentaire, puisque c’est en décembre de l’an passé que leur a été remis, devant un parterre de plus de 250 journalistes internationaux, le Prix Descartes de la Commission européenne. Un prix remis à Prague et qui vient saluer la part active prise par les scientifiques genevois dans le projet IST-QuComm, Long Distance Photonic Quantum Communication, un effort de collaboration international en cryptographie quantique, incluant des équipes venant de Suède, d’Allemagne, d’Angleterre, d’Autriche, de France et des Etats-Unis.

Pour de plus amples informations, n’hésitez pas à contacter
le prof. Nicolas Gisin
au 022 702 65 97
et à Nicolas.Gisin@physics.unige.ch

Genève, le 1er septembre 2005