Une équipe internationale de chercheurs réunis autour du Centre pour les technologies quantiques de l'Université nationale de Singapour a réussi à faire générer des paires de photons intriqués par un nano-satellite. De quoi entrevoir la possibilité de réaliser un réseau quantique global de communication sécurisée à un coût non prohibitif. Leurs résultats ont été publiés le 25 juin dans Optica.
Baptisé SpooQy-1, le nanosatellite est au format CubeSat 3U, mesurant 206 mm x 86 mm x 49 mm, et pèse seulement 2,6 kg. Il a été déployé en orbite basse (400 km d'altitude) à partir de la Station spatiale internationale le 17 juin 2019. Le coeur de SpooQy-1 est constitué d'une source de photons et d'un détecteur contrôlés par une électronique intégrée. Le satellite consomme au total 2,5 W.
Conversion paramétrique descendante spontanée
La source utilise un procédé d'optique non linéaire appelé conversion paramétrique descendante spontanée (SPDC) : une diode laser à 405 nm envoie des photons (dits pompes) sur deux nanocristaux de béta-borate de baryum (BBB). L'absorption d'un photon pompe par les cristaux y déclenche l'émission spontanée d'une paire de photons entièrement corrélés, séparés ensuite par un miroir dichroïque. Deux photodiodes à avalanche à un seul photon situées à 10 cm de la source permettent enfin de mesurer la corrélation de polarisation des deux photons pour vérifier leur intrication.
Résultat : les chercheurs revendiquent un taux de génération de photons intriqués de 2200 paires par seconde, qui pourrait selon eux être augmenté de deux ordres de grandeur dans le futur.
Alignement de moins de 100 micro-radians
Le satellite chinois Micius avait déjà démontré en 2017 la possibilité d'envoyer des signaux quantiques sur Terre. Ses 630 kg, dont 24 kg pour la seule source quantique, en font cependant un satellite très coûteux. Avec leur cubesat, les chercheurs de Singapour ont démontré qu'il était notamment possible de maintenir les strictes conditions d'alignement optique nécessaires au bon fonctionnement de la source (moins de 100 micro-radians d'écart) avec un design largement simplifié et bien plus économique. Prochaine étape : une nouvelle version de SpooQy-1 capable d'envoyer ses paires de photons sur Terre.
