​Un chercheur de l'IPhT, Nicolas Sangouard, et ses partenaires des Universités de Genève et de Bâle sont parvenus pour la première fois à « intriquer » les sorties de deux fibres optiques partageant un photon unique à 2 km de distance. Par ce tour de force, ils montrent comment une forme d'intrication quantique simple à produire peut être distribuée puis détectée sur de longues distances.

Une étape importante vers la construction d'un internet quantique sécurisé ! 

L'intrication ou enchevêtrement quantique désigne un phénomène très surprenant qui voit deux systèmes former un état lié, l'état de chaque système individuel restant indéfini. Quelle que soit la distance qui les sépare, ces systèmes possèdent des propriétés physiques corrélées entre elles. Sans cesser de s'en émerveiller, les physiciens ont appris à utiliser l'intrication et à imaginer des applications technologiques sans équivalent classique. L'une d'elles consiste à utiliser l'intrication pour développer des réseaux de communication sécurisés, une sorte d'internet quantique avec des garanties de sécurité sans précédent.

Alors que le schéma le plus classique repose sur une paire de photons dont les états de polarisation sont corrélés, des chercheurs ont choisi de ne travailler qu'avec un seul photon. Pour produire l'intrication à un photon, il leur « suffit » de disposer d'une source de photons uniques, d'une lame semi-réfléchissante et de deux fibres optiques. Là où deux photons partageaient un état de polarisation, deux « chemins optiques » partagent un photon unique. Si la production de l'intrication à un photon est beaucoup plus simple que celle à deux photons, il en va tout autrement de la détection. Comment mettre en évidence la corrélation entre les propriétés des deux fibres optiques – à savoir présence, absence ou encore à la fois présence et absence de photon ? Les physiciens montrent qu'en ajoutant un peu de lumière dans les deux fibres optiques, il devient possible de détecter ces trois configurations qui signent la corrélation recherchée.

Cette méthode s'applique non seulement localement, au voisinage de la lame séparatrice, mais également à l'extrémité des fibres, à deux kilomètres de distance ! L'expérience réalisée reproduit un lien élémentaire de réseau quantique « complet », incluant le dispositif d' « annonce » de l'intrication. À ce stade, il n'apparaît pas d'impossibilité à étendre ce lien à quelques centaines de kilomètres, grâce à l'utilisation de répéteurs quantiques.

Comparée à son homologue à deux photons, l'intrication à un photon possède une résistance aux pertes très supérieure. Pour une liaison de 100 km, la probabilité que l'intrication soit préservée atteint 10 % pour un photon et seulement 1 % pour deux. Par ailleurs, l'annonce de la disponibilité de l'intrication est plus facile à générer dans le cas à un photon. Autant d'atouts pour cette toute nouvelle modalité!

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En ce triste printemps 2020, les vents mauvais ont emporté plusieurs grands anciens de l'Institut. Nous tenons à leur rendre hommage et assurons leurs familles et leurs amis de notre amical souvenir.

Madeleleine Porneuf (1934-2020):

Rentrée au CEA en 1956, Madeleine Porneuf était Ingénieur Documentaliste, et a dirigé et développé pendant de très nombreuses années  le service de documentation, au départ commun au Service de Physique Théorique (futur IPhT) et au Service de Physique des Solides et de Résonance Magnétique (SPSRM, futur SPEC),  et ce jusqu'à sa retraite. Madeleine était une personnalité importante et marquante de l'Institut. Outre notre bibliothèque commune, qui existe toujours, se porte bien et à laquelle nous tenons beaucoup, Madeleine était en charge de l'important "pool" de secrétaires chargées jusqu'aux années 80-90 de la "frappe scientifique" des articles, des thèses, des proceedings et des ouvrages des chercheurs. Madeleine s'attachait à la correction des épreuves certains d'entres eux... Madeleine a su recruter et former de nombreuses personnes, et faire fonctionner de façon remarquable ce groupe de documentation. Madeleine a été également à l'origine du début de l'informatisation et de la prise en charge par les chercheurs de leurs publications scientifiques. Les plus anciens de l'IPhT se souviennent des premiers PC dédiés à cet usage, du logiciel Mathor et de ses dongles... Madeleine avit pris sa retraite en 1994, mais était restée en contact avec ses amis de l'Institut. Elle est décédée à 85 ans, quelques mois après le décès de son époux. 

Jacques Raynal (1934-2020):

Après des études à l'école polytechnique, et ingénieur de corps des mines, Jacque Raynal est entré au CEA en 1959, dans ce qui était alors le service de physique mathématique, département des études de piles, qui allait devenir  le SPhT, puis l'IPhT. Physicien théoricien en physique nucléaire, Jacques Raynal était extrêmement réputé au niveau international, tant chez les théoriciens que chez les expérimentateurs, pour ses travaux sur l'analyse des réactions nucléaires de basses et moyennes énergies. Il avait su développer des méthodes de calculs et des programmes numériques extrêmement performants et toujours à la pointe, utilisables pour l'analyse des données expérimentales, et largement utilisés par de nombreux groupes expérimentaux. Ses travaux l'avaient conduit également à de nombreuses études sur la théories des groupes et les coefficients de Glebsch-Gordan. On ne comptait plus les physiciens qu'il avait aidés, et derrière sa discrétion (et sa pipe) se cachait un esprit rigoureux et profond, et une personnalité attachante. Il  faisait partie du groupe de physiciens nucléaires qui ont fait la réputation du CEA et de l'Institut à partir des années 60. Jacques Raynal avait pris sa retraite en 1994. Il est décédé le 12 avril 2020.

Robert Lacaze (1940-2020):

Robert Lacaze était directeur de recherche au CNRS. Après des études à Bordeaux, Robert est entré au CNRS en 1964, et après des affectations à Bordeaux et à l'IPN Orsay, il est venu en 1977 au SPhT (service de physique théorique) du CEA Saclay, devenu depuis IPhT, où il a effectué le reste de sa carrière. Ses recherches couvrent un large spectre thématique, de la physique des particules à la matière condensée, en recourant notamment aux simulations numériques, à une époque où la physique par l’ordinateur n’en était qu’à ses débuts et loin d’avoir la popularité qu’elle a aujourd’hui. Dès le début de sa carrière, Robert Lacaze s’est intéressé à l’étude de l’interaction forte entre hadrons, d'abord par les approches de dualité et de pôles de Regge, puis par la QCD. Avec ses collègues de Saclay, il a été parmi les tous premiers à entreprendre des simulations de la QCD sur réseau, ouvrant la voie à ce domaine maintenant bien établi, et il a initié l’organisation annuelle de la conférence dédiée au domaine, l’«International Symposium on Lattice Field Theory », qui en est à sa 38ème édition cette année. Au delà, il s’est consacré depuis les années 1990, à la physique de basse énergie et à la physique statistique: ses travaux en matière condensée sur la phase dite « de Haldane », phase exotique des unidimensionnels quantiques ont été importants, notamment pour l’observation de cette phase dans les expériences de diffusion inélastique de neutrons. Robert était un physicien reconnu, ouvert et curieux, apprécié pour son accessibilité. Parti à la retraite en 2006, et retourné ensuite dans son Sud-Ouest natal, Robert avait gardé des lien avec l'IPhT et nous rendait visite régulièrement. Il est malheureusement décédé en mai dernier. <