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In a laboratory at the University of Oxford, four atoms now share a single quantum state, and it survives for 10 seconds. Strontium and calcium atoms sit in two different locations. The sources present it as a record entanglement time that paves the way for longer links between atoms.
Dans un laboratoire de l’université d’Oxford, quatre atomes partagent désormais un même état quantique, et celui-ci survit pendant 10 secondes. Des atomes de strontium et de calcium sont placés en deux endroits différents. Les sources présentent ce résultat comme une durée d’intrication record, qui ouvre la voie à des liens plus longs entre atomes.
A quantum computer works with qubits, units that can take several values at once. Their real strength comes from entanglement: when two qubits are entangled, the state of one determines the state of the other, even if they are not physically connected. Multiplied across many qubits, these correlations are what allow a quantum machine to explore many possibilities together. Entanglement also lets quantum processors share information without sharing the qubits themselves, which is the basis of distributed quantum computing.
Un ordinateur quantique fonctionne avec des qubits, des unités capables de prendre plusieurs valeurs à la fois. Leur véritable force provient de l’intrication : lorsque deux qubits sont intriqués, l’état de l’un détermine celui de l’autre, même s’ils ne sont pas physiquement connectés. Multipliées sur un grand nombre de qubits, ces corrélations permettent à une machine quantique d’explorer ensemble de nombreuses possibilités. L’intrication permet aussi aux processeurs quantiques d’échanger de l’information sans partager les qubits eux-mêmes, ce qui constitue le fondement de l’informatique quantique distribuée.
The Oxford method works in two steps. Light links the strontium atoms across the two sites. Local operations then extend the entanglement to the calcium atoms, so that the four atoms form one shared state. The calcium is there for its stability: it is less sensitive to magnetic noise than strontium, and it preserves the quantum state for much longer. Using two atom types also beat the single-type approach, which kept entanglement at a few milliseconds. “Different types of atoms offer different advantages and disadvantages for quantum applications,” said Dougal Main, a researcher at Oxford. “Having more than one type in your quantum computer lets you take the best from each.”
La méthode d’Oxford procède en deux étapes. La lumière relie les atomes de strontium entre les deux sites. Des opérations locales étendent ensuite l’intrication aux atomes de calcium, de sorte que les quatre atomes forment un état partagé. Le calcium est là pour sa stabilité : il est moins sensible au bruit magnétique que le strontium, et il préserve l’état quantique beaucoup plus longtemps. Utiliser deux types d’atomes a également surpassé l’approche à type unique, qui ne maintenait l’intrication que quelques millisecondes. « Différents types d’atomes offrent des avantages et des inconvénients différents pour les applications quantiques », a déclaré Dougal Main, chercheur à Oxford. « Disposer de plus d’un type dans son ordinateur quantique permet de tirer le meilleur de chacun. »
What changes for the field is the ability to keep distant atoms coordinated for longer. Gabriel Araneda, also at Oxford, pointed to uses that depend on this: “That could include quantum computing, more sensitive measurements made across remote locations, and comparisons between different types of atomic clocks.” The gain is for researchers and for future quantum networks first; the sources give no timeline, no figures on how often the link fails, and no plan for scaling beyond four atoms. A 10-second link is a strong laboratory result, not yet a service anyone can buy.
Ce qui change pour le domaine, c’est la capacité à maintenir plus longtemps la coordination d’atomes éloignés. Gabriel Araneda, également à Oxford, a évoqué des usages qui en dépendent : « Cela pourrait concerner l’informatique quantique, des mesures plus sensibles réalisées à distance, et des comparaisons entre différents types d’horloges atomiques. » Le gain profite d’abord aux chercheurs et aux futurs réseaux quantiques ; les sources ne donnent ni calendrier, ni chiffres sur la fréquence des défaillances du lien, ni plan d’extension au-delà de quatre atomes. Un lien de 10 secondes constitue un résultat de laboratoire remarquable, mais pas encore un service que quiconque peut acheter.