VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
1.1. INFORMATION ET MÉMOIRE QUANTIQUE 19
Fig. 1.1 – Estimation du temps moyen d’arrivée d’un photon en fonction de la distance de
transmission
80 kilomètres — on retrouve ici l’ordre de grandeur que nous venons de calculer—.
Différents protocoles de communication quantique y ont été essayés comme des protocoles
cryptographiques ou des protocoles de téléportation. La question de la portée des transmissions
a évidemment été soulevée en amont du projet, et on peut reprendre les résultats de [32]
pour introduire des valeurs caractéristiques plus précises. L’expérience consiste à transmettre
des photons intriqués entre deux sites reliés par 100 kilomètres de fibre. La source de paires
intriquées est un cristal non linéaire pompé par un faisceau laser continu de 16 mW à 532 nm.
Les photons intriqués ont les longueurs d’onde λ2 = 810 nm et λ1 = 1550 nm, le premier
photon est immédiatement mesuré (Alice) et le second est envoyé à travers la fibre (Bob).
Le choix de ces longueurs d’onde est motivé par l’existence de détecteurs très performants
autour de 800 nm (les photodiodes à avalanche en silicium) et d’un minimum d’absorption
dans les fibres à 1550 nm (longueur d’onde télécom). Préalablement, on mesure le taux de
génération de paires intriquées. A la plus forte puissance de pompe, Alice détecte un taux de
photons égal à 1.6 MHz et le taux de coïncidences avec les photons détectés par Bob s’élève à
20000, un taux dont la faiblesse s’explique principalement par un temps mort du détecteur à
1550 nm de 10 µs. Les efficacités de détection s’élèvent à 10% pour λ1 = 1550 nm (détecteur
en InGaAs) et 50% pour λ2 = 810 nm.
Une fois cette première caractérisation effectuée, on envoie à travers la fibre les photons de
longueur d’onde λ1 = 1550 nm et on effectue à nouveau ces mesures de coïncidences. Le taux
maximal est de 100 Hz, ce qui donne un majorant pour le débit sécurisé. Les photons étant
soumis à un effet dépolarisant dans la fibre, le niveau d’intrication est inférieur à la valeur
maximale et il faut apporter des corrections. Le débit utile est estimé à 35 bit/s. Les auteurs
soulignent en conclusion que pour 200 kilomètres ce même taux n’excède pas 0.01 bit/s.
Cet exemple montre que les performances actuelles des fibres et des détecteurs ne permettent
pas d’envisager une portée supérieure à quelques centaines de kilomètres. Pour franchir cette
limite, il serait nécessaire soit de diminuer les pertes en fibre, ce qui est peu vraisemblable
car cette technologie est très aboutie, soit d’introduire une nouvelle architecture de réseau.