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Des physiciens brisent une limite de mesure de la lumière quantique

Crédits : iStock

Une équipe de physiciens affirme avoir maximisé la quantité d’informations qui peut être extraite de particules individuelles de lumière dans des mesures optiques, atteignant un niveau de précision jusqu’alors inégalé.

Depuis une trentaine d’années, les chercheurs en physique théorique prédisent que la prise de mesures avec des photons dans les états quantiques (où les particules individuelles de lumière sont enchevêtrées) permettrait des mesures plus précises comparées à celles faites par la lumière dans les états non quantiques. « Lorsque les photons sont enchevêtrés, leurs propriétés sont corrélées ou reliées entre elles », explique à ScienceAlert le physicien Geoff Pryde, de l’université Griffith en Australie. « Cela signifie qu’il y a moins de place pour le hasard dans la mesure, mais il s’avère que ces états intriqués ne fonctionnent que si les photons intriqués sont de haute qualité et ne se dispersent pas ».

Comment cela fonctionne en un mot : des photons sont enchevêtrés (ou connectés par la physique quantique) entre deux faisceaux lumineux. Un faisceau interagit avec l’objet à mesurer et l’autre faisceau sert de référence. Le problème est que dans cet état quantique intriqué, il arrive que des photons disparaissent (certains sont absorbés et d’autres disparaissent). Et parce que des particules de lumière individuelles sont parfois involontairement absorbées ou dispersées dans le dispositif de mesure ou ne sont tout simplement pas détectées, les scientifiques n’ont jamais pu atteindre les limites théoriques des mesures super sensibles avec des photons dans les états quantiques. Aujourd’hui, ce n’est plus le cas.

« Ce qui est nouveau, c’est que nous sommes en mesure de fabriquer et de mesurer des photons de haute qualité avec une grande efficacité », explique Pryde. Les chercheurs ont en fait ici développé une source de photons à faible perte et l’ont utilisée conjointement avec des détecteurs à haute efficacité. Le risque de disparition des photons a été réduit à un tel niveau que les techniques de mesure quantique des photons pouvaient être utilisées de manière fiable. Comme l’avaient prédit les scientifiques des décennies auparavant.

« L’espoir est que ces mesures quantifiées puissent être utilisées pour mesurer des échantillons sensibles tels que des matériaux quantiques et des systèmes biologiques en extrayant le maximum d’informations tout en minimisant les dommages infligés à l’échantillon. Nous voulons voir jusqu’où cette technologie peut être poussée », explique le chercheur.

Les résultats ont été rapportés dans la revue Nature Photonics .

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