VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
1.1. INFORMATION ET MÉMOIRE QUANTIQUE 23
purification de M paires. A un noeud, on effectue au plus p fois ce protocole de purifcation
et on en déduit un majorant de R
D
R < Rmax = p × Rp = Rp × logN
L0
Les ressources locales à manipuler varient logarithmiquement avec la distance. Le facteur M
dépend de la précision des opérations locales. Ce facteur est estimé à cinq lorsque la précision
des opérations locales atteint 99%.
Cette structure s’appelle un répéteur quantique par analogie avec les réseaux classiques. Rappelons
que dans ces derniers, un répéteur est un dispositif placé sur la ligne de transmission
sensé amplifier le signal incident atténué par la transmission en amont. Ici, la situation est
différente car il n’y a aucune transmission directe de l’information et on ne peut donc pas
”répéter” le signal. Cependant, on retrouve une architecture de ligne divisée en tronçons
élémentaires aux noeuds desquels se trouvent un dispositif relais.
1.1.4 Mémoire quantique
Un élément indispensable au répéteur La réalisation d’un répéteur quantique suppose
certaines caractéristiques dans le réseau physique. On analyse d’abord les caractéristiques
des sources de photons intriqués et les conséquences que cela occasionne dans le répéteur,
avant d’envisager comment on peut assurer la phase de purification
Chaque tronçon élémentaire est doté d’une source de paires intriquées. Physiquement ces
sources sont souvent probabilistes et n’émettent pas nécessairement une paire lorsqu’elles
sont sollicitées. Cela induit dans le protocole un ralentissement des connexions. Au niveau
d’un noeud on ne peut effectuer une mesure de Bell que si une paire a été émise au niveau de
chaque partie adjacente et pour faire la connection de plusieurs tronçons, il faudra générer
autant de paires intriquées que de tronçons, et cela de manière simultanée. La probabilité
d’émettre tous les photons nécessaires décroît exponentiellement avec le nombre de tronçons,
car il faut que toutes les sources aient émis une paire au même moment. On peut estimer
le temps moyen d’attente de cet évènement à partir des valeurs de [32]. Rappelons que dans
cette expérience le taux de photons détectés par Alice est de 1.6 MHz (à la plus forte puissance
de pompe), et le taux de coïncidences de 20 kHz. Compte tenu des efficacités de détection,
on peut considérer que les sources ont un taux de génération de paires intriquées de 3 MHz.
Généralement, on fait travailler les sources de paires intriquées avec une efficacité de conversion
de 10% [22], c’est à dire que le taux auquel la source est pompée est de 30 MHz. Avec ces
données, le temps moyen pour connecter n tronçons sera donné par T (n) = 10−7
3(0.1) n . Ce terme
sera voisin de la seconde pour 6 tronçons. On voit ici que la phase de connection, en plus de
dégrader le degré d’intrication, influe négativement sur la durée de la communication si on
veut connecter simultanément un grand nombre de tronçons. Ce problème peut être levé si
on peut mettre en attente une paire de photons intriqués.
Concernant la phase de purification, il est nécessaire de générer au moins deux paires de photons
et d’effectuer sur les quatre photons une itération du processus. Mais on a supposé que
l’on gardait les deux premiers photons en attendant les deux suivants : on doit donc là encore
disposer d’une cellule d’attente capable de stocker un photon ou tout du moins l’information
qu’il porte. Ce dispositif doit être capable de restituer ensuite ce photon au moment voulu.