Amélioration des performances d'un protocole de téléportation quantique via une amplification quantique non-déterministe et sans bruit

Abstract

L'information quantique constitue un domaine qui englobe de nombreuses thématiques. Sur le plan théorique, il est impératif de développer de nouveaux outils et protocoles exploitant les ressources de la physique quantique. Du côté expérimental, le défi principal réside dans la mise en oeuvre de ces protocoles, compte tenu des imperfections qui restreignent considérablement les performances. Il est nécessaire de caractériser ces imperfections et de disposer d'outils de diagnostic tirant au mieux parti des ressources expérimentales disponibles. Notre humble travail s'inscrit dans le contexte de l'information quantique en utilisant des variables continues du champ électromagnétique, et il apporte des contributions aux problématiques théoriques et expérimentales, notamment dans le domaine des communications quantiques. Dans la première section, nous avons exposé les bases théoriques nécessaires pour décrire le champ, à la fois en termes de variables discrètes et continues. Dans la suite de ce manuscrit, nous verrons comment ces deux approches peuvent être combinées pour ouvrir de nouvelles perspectives en matière d'information quantique. Dans la deuxième partie, sous l'intitulé "Optique quantique et états usuels du champ quantifié", nous allons aborder la question de la quantification du champ électromagnétique et discuter des états courants du champ quantifié tels que les états cohérents, les états de Fock et les états du vide comprimé. Par la suite, nous allons examiner la génération d'états intriqués à deux modes, qui sont exactement les mêmes états composant le canal quantique du protocole de téléportation quantique. Par la suite, une focalisation a été opérée sur l'élément essentiel de ce travail, à savoir le protocole standard de téléportation quantique pour les variables continues. L'attention a été dirigée vers la question de la détection du mécanisme de téléportation quantique instantanée au sein du cadre des variables continues. Ceci a été abordé en utilisant un canal quantique composé d'états comprimés et intriqués à deux modes. Cette caractérisation a été extrapolée au système de variables continues à distance, qu'il s'agisse d'états cohérents ou d'états du vide comprimé dans notre contexte spécifique. Dans la troisième et dernière partie, nous avons abordé amplification quantique non-déterministe et sans bruit et cette partie a été divisée comme suit : 1. Amplification déterministe : L'amplification quantique déterministe augmente l'amplitude des états quantiques, mais introduit généralement du bruit. Elle peut dépendre ou non de la phase relative des composants d'un état quantique. 2. Amplificateur non-déterministe linéaire et sans bruit : L'amplificateur non-déterministe linéaire augmente la taille des états quantiques sans ajout significatif de bruit. Il peut être réalisé dans des systèmes optiques, quantiques ou à base de spins nucléaires. Ses applications incluent la communication et la mesure quantiques. Utilisation dans la téléportation quantique : Le NLA peut améliorer la téléportation quantique en renforçant l'intrication entre qubits, réduisant ainsi les effets du bruit et augmentant la fidélité de la transmission quantique. Cela a des implications importantes pour les communications et le calcul quantiques.