Dans une énorme percée, les physiciens ont réussi pour la première fois à contrôler la "lumière quantique".
Pour la première fois dans l'histoire, une équipe internationale de physiciens a réussi à contrôler un petit nombre de particules lumineuses - appelées photons - qui entretiennent une relation étroite les unes avec les autres.
Cela peut sembler un peu mystérieux, mais cela représente une percée majeure dans le domaine quantique qui pourrait conduire à une technologie dont nous ne pouvons même pas rêver pour le moment. Imaginez des lasers, mais avec une sensibilité quantique, pour l'imagerie médicale.
"Cela ouvre la porte au contrôle de ce que nous pourrions appeler la 'lumière quantique'", explique le physicien Sahand Mahmoudian de l'Université de Sydney.
"Cette science fondamentale ouvre la voie à des avancées dans les techniques de mesure améliorées quantiques et l'informatique quantique photonique."
Alors que les physiciens maîtrisent assez bien le contrôle des atomes quantiques intriqués, il s'avère plus difficile de faire de même avec la lumière.
Dans cette nouvelle expérience, une équipe de l'Université de Sydney et de l'Université de Bâle en Suisse a tiré un photon unique et une paire de photons corrélés sur un "point quantique" (un atome artificiel) et a pu mesurer directement le délai entre le photon unique et celui qui était corrélé.
"L'appareil que nous avons construit a provoqué des interactions si fortes entre les photons que nous avons pu observer la différence entre un photon interagissant avec lui et deux", explique la physicienne Natasha Tom, co-auteur principal de l'Université de Bâle.
« Nous avons remarqué qu'un photon était retardé plus longtemps que deux photons. Avec cette forte interaction entre les photons, les deux photons s'enchevêtrent d'une manière appelée l'état « photon lié par deux ».
Ils ont fait ce cas connexe en utilisant "l'émission stimulée": (un phénomène décrit pour la première fois par Albert Einstein en 1916 qui forme la base des lasers modernes).
(Fait amusant : LASER est l'acronyme de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation".)
Dans un laser, un courant électrique ou une source de lumière est utilisé pour stimuler les électrons dans les atomes d'un matériau optique tel que le verre ou le cristal.
Cette excitation élève les électrons à une orbitale supérieure dans le noyau de leur atome. Lorsqu'il revient à son état normal, de l'énergie est émise sous forme de photons. C'est «l'émission induite», et ce processus signifie que tous les photons produits sont de la même longueur d'onde, contrairement à la lumière blanche normale qui consiste en un mélange de différentes fréquences (couleurs).
Le miroir est ensuite utilisé pour faire rebondir les anciens et les nouveaux photons vers les atomes, stimulant ainsi la génération de photons plus identiques.
Ces photons se déplacent à l'unisson, voyagent à la même vitesse et dans la même direction, et s'accumulent jusqu'à ce qu'ils finissent par surmonter les miroirs et le support optique et émettent de manière parfaitement synchrone un faisceau de lumière qui peut rester focalisé avec précision sur de longues distances.
Tous ces processus se produisent en une fraction de seconde lorsque vous appuyez sur le bouton de votre pointeur laser (merci, Einstein).
Ce merveilleux processus entre la lumière et la matière sous-tend toutes sortes de technologies étonnantes, telles que le système de positionnement global (GPS), les ordinateurs, l'imagerie médicale et les réseaux de communication mondiaux. Même le détecteur d'ondes gravitationnelles à interféromètre laser (LIGO), qui a détecté des ondes gravitationnelles pour la première fois en 2015, s'appuie sur des lasers.
Mais toute cette technologie nécessite encore beaucoup de photons, ce qui limite sa sensibilité.
La nouvelle ouverture a maintenant atteint l'émission et la détection stimulées de photons individuels, ainsi que de petits groupes de photons d'un seul atome, ce qui les rend fortement corrélés, en d'autres termes "lumière quantique".
Cela représente un énorme pas en avant.
"Lorsque nous prouvons que nous pouvons identifier et contrôler les états corrélés des photons, nous faisons un premier pas essentiel vers l'utilisation pratique de la lumière quantique", déclare Mahoudian.
Mahmoudian explique que les prochaines étapes consistent à utiliser l'approche pour générer des états de lumière qui pourraient rendre les ordinateurs quantiques encore meilleurs.
"Cette expérience est belle, non seulement elle prouve un effet fondamental - la libération induite - dans ses limites ultimes, mais elle représente aussi un énorme pas technologique vers des applications avancées", ajoute Tom.
« Nous pouvons appliquer les mêmes principes pour développer des dispositifs plus efficaces qui nous donnent les états de photons corrélés. Ceci est encourageant pour une utilisation dans une variété de domaines : (de la biologie à la fabrication de pointe et au traitement de l'information quantique)."
Source : sites Internet