Lumière et son intriqués
L’intrication quantique, pilier de la physique moderne, relie deux particules non mesurées dont les propriétés s’entrelacent et se reflètent mutuellement. Une fois l’une mesurée, les propriétés correspondantes de l’autre se stabilisent instantanément, même à grande distance.
Des physiciens du Max Planck Institute for the Science of Light, en Allemagne, Changlong Zhu, Claudiu Genes et Birgit Stiller, ont franchi une étape majeure en intriquant deux types de particules différents : un photon (unité de lumière) et un phonon (équivalent quantique d’une onde sonore). Ils appellent cette innovation “intrication optoacoustique”.
Ce système hybride, combinant particules de natures diverses, réduit l’impact des bruits extérieurs, un défi majeur pour les technologies quantiques. Cette avancée constitue une étape clé vers des dispositifs quantiques plus fiables et robustes.
L’intrication quantique promet des applications révolutionnaires en communication et calcul quantique ultra-rapides. Cependant, ces processus restent fragiles face aux perturbations, freinant leur passage des théories à des technologies concrètes.
Voies innovantes pour surmonter la fragilité quantique.
Les chercheurs explorent activement des solutions pour résoudre ce problème, avec plusieurs voies prometteuses qui émergent. L’augmentation de la dimensionnalité peut atténuer les effets du bruit, tout comme l’incorporation de plus de particules dans le système intriqué. Étant donné qu’une solution viable combinera probablement plusieurs approches, élargir les options augmente les chances de trouver une stratégie efficace.
Zhu et ses collègues ont choisi une voie inhabituelle, en associant les photons non pas avec d’autres photons, mais avec des phonons, des particules de son. Cette association présente des défis uniques, car les photons et les phonons diffèrent considérablement en termes de vitesse et de niveaux d’énergie. Pour surmonter ces différences, les chercheurs ont utilisé la diffusion de Brillouin, un processus où la lumière interagit avec les vibrations sonores induites par la chaleur dans un matériau.
Le système proposé utilise un guide d’ondes à Brillouin solide. En introduisant des impulsions laser et des ondes acoustiques dans cette structure sur puce, la diffusion de Brillouin peut se produire. Lorsque les photons et les phonons traversent le même milieu photonique, les phonons plus lents interagissent avec les photons, créant une intrication entre des particules ayant des niveaux d’énergie très différents.
Fonctionnement à température plus élevée : Une avancée économique.
Ce qui rend cette approche particulièrement attrayante, c’est sa capacité à fonctionner à des températures plus élevées que les techniques d’intrication traditionnelles. Cette avancée élimine le besoin d’environnements cryogéniques, réduisant ainsi la dépendance à des équipements coûteux et spécialisés.
Bien que des expérimentations supplémentaires et des ajustements soient nécessaires, les premiers résultats sont très encourageants. Les chercheurs soulignent la large bande passante opérationnelle de leur système, qui prend en charge à la fois les modes optiques et acoustiques. Cette polyvalence ouvre des perspectives passionnantes pour les technologies quantiques, notamment le calcul, le stockage, la métrologie, la téléportation et la communication. Elle offre également de nouvelles voies pour explorer la frontière entre la physique classique et quantique.
« La capacité du système à fonctionner sur une large gamme de modes optiques et acoustiques », écrivent les chercheurs, « ouvre des possibilités passionnantes pour l’intrication avec des modes continus, offrant un potentiel considérable pour faire progresser les technologies quantiques et relier les domaines classique et quantique. »
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