Des scientifiques « contrôlent » la lumière quantique pour la première fois, ce qui constitue une étape décisive

“Nous avons franchi une première étape essentielle vers l’exploitation de la lumière quantique à des fins pratiques.”

Selon une étude publiée dans Nature le 20 mars, des scientifiques ont montré pour la première fois qu’ils pouvaient contrôler et distinguer de minuscules quantités de photons en interaction – ou paquets d’énergie lumineuse – avec une corrélation élevée.

Cette réalisation sans précédent marque un tournant important dans l’évolution de la technologie quantique, qui pourrait potentiellement faire progresser l’informatique quantique et l’imagerie médicale.

Exploiter la lumière quantique à des fins pratiques

La théorie d’Einstein de 1916 sur l’émission stimulée de lumière est couramment observée pour de nombreux photons et a inspiré le développement du laser. Avec cette dernière étude, l’émission stimulée a maintenant été observée pour des photons uniques.

Le délai direct entre un photon unique et une paire de photons liés se diffusant à partir d’un point quantique unique, une forme d’atome artificiel, a été mesuré.

Dispersion des retards des états liés à un photon et à deux photons. Tomm et al.

“Cela ouvre la voie à la manipulation de ce que nous pouvons appeler la ‘lumière quantique'”, a déclaré dans un communiqué de presse le Dr Sahand Mahmoodian, de l’école de physique de l’université de Sydney et co-auteur principal de la recherche.

“Le dispositif que nous avons construit induit des interactions si fortes entre les photons que nous avons pu observer la différence entre l’interaction d’un photon et celle de deux photons”, a expliqué le Dr Natasha Tomm, coauteur principal de l’étude.

“Nous avons observé qu’un photon était retardé plus longtemps que deux photons. Avec cette interaction photon-photon très forte, les deux photons s’enchevêtrent sous la forme de ce que l’on appelle un état lié à deux photons.”

Ce type de lumière quantique présente l’avantage de pouvoir théoriquement utiliser moins de photons pour effectuer des mesures plus sensibles avec une meilleure résolution. Cela peut être crucial pour les applications de microscopie biologique où de minuscules caractéristiques doivent être détectées et où une forte intensité lumineuse peut endommager les échantillons.

“En démontrant que nous pouvons identifier et manipuler les états liés aux photons, nous avons franchi une première étape essentielle vers l’exploitation de la lumière quantique à des fins pratiques”, a déclaré le Dr Mahmoodian.

“Les prochaines étapes de ma recherche consistent à voir comment cette approche peut être utilisée pour générer des états de lumière utiles pour l’informatique quantique tolérante aux pannes, qui est poursuivie par des entreprises multimillionnaires telles que PsiQuantum et Xanadu”, a-t-il ajouté.

Le Dr Tomm a poursuivi en disant que l’expérience est magnifique non seulement parce qu’elle valide un phénomène fondamental – l’émission stimulée – à sa limite ultime, mais aussi parce qu’elle marque une avancée technologique significative pour des utilisations futures.

“Nous pouvons appliquer les mêmes principes pour développer des dispositifs plus efficaces qui nous donnent des états liés aux photons. Cela est très prometteur pour des applications dans un large éventail de domaines : de la biologie à la fabrication avancée et au traitement quantique de l’information”, conclut-elle.

L’étude complète a été publiée dans Nature le 20 mars et peut être consultée ici.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche