L'intrication ou enchevêtrement quantique désigne un phénomène très surprenant qui voit deux systèmes former un état lié, l'état de chaque système individuel restant indéfini. Quelle que soit la distance qui les sépare, ces systèmes possèdent des propriétés physiques corrélées entre elles.

Sans cesser de s'en émerveiller, les physiciens ont appris à utiliser l'intrication et à imaginer des applications technologiques sans équivalent classique. L'une d'elles consiste à utiliser l'intrication pour développer des réseaux de communication sécurisés, une sorte d'internet quantique avec des garanties de sécurité sans précédent.

Alors que le schéma le plus classique repose sur une paire de photons dont les états de polarisation sont corrélés, des chercheurs ont choisi de ne travailler qu'avec un seul photon. Pour produire l'intrication à un photon, il leur « suffit » de disposer d'une source de photons uniques, d'une lame semi-réfléchissante et de deux fibres optiques. Là où deux photons partageaient un état de polarisation, deux « chemins optiques » partagent un photon unique.

Si la production de l'intrication à un photon est beaucoup plus simple que celle à deux photons, il en va tout autrement de la détection. Comment mettre en évidence la corrélation entre les propriétés des deux fibres optiques – à savoir présence, absence ou encore à la fois présence et absence de photon ? Les physiciens montrent qu'en ajoutant un peu de lumière dans les deux fibres optiques, il devient possible de détecter ces trois configurations qui signent la corrélation recherchée.

Cette méthode s'applique non seulement localement, au voisinage de la lame séparatrice, mais également à l'extrémité des fibres, à deux kilomètres de distance ! L'expérience réalisée reproduit un lien élémentaire de réseau quantique « complet », incluant le dispositif d' « annonce » de l'intrication. À ce stade, il n'apparaît pas d'impossibilité à étendre ce lien à quelques centaines de kilomètres, grâce à l'utilisation de répéteurs quantiques.

Comparée à son homologue à deux photons, l'intrication à un photon possède une résistance aux pertes très supérieure. Pour une liaison de 100 km, la probabilité que l'intrication soit préservée atteint 10 % pour un photon et seulement 1 % pour deux. Par ailleurs, l'annonce de la disponibilité de l'intrication est plus facile à générer dans le cas à un photon. Autant d'atouts pour cette toute nouvelle modalité !