Le contrôle du comportement de la lumière au niveau quantique pourrait considérablement faire progresser l’informatique quantique. Une expérience récente contribue à une meilleure compréhension de ces phénomènes à une échelle infiniment petite.
Sahand Mahmoodian et son équipe internationale de physiciens ont identifié et manipulé un petit nombre de photons groupés. Cette réalisation, bien que limitée en taille, est une première importante. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature le 20 mars 2023.
Il est crucial de différencier l’enchevêtrement quantique des atomes, maîtrisé par les physiciens, et celui de la lumière via les photons, plus difficile à contrôler en laboratoire. L’Université de Sydney, où travaille Sahand Mahmoodian, considère cette découverte comme une avancée majeure pour le développement des technologies quantiques.
L’expérience repose sur un phénomène appelé « émission stimulée ». Les chercheurs ont dirigé un photon et une paire de photons vers un point quantique, une nanostructure agissant comme un atome artificiel. « Nous avons construit un dispositif qui provoque des interactions si puissantes entre les photons que nous avons pu observer la différence entre un photon et deux photons interagissant avec lui », explique Natasha Tomm, co-auteure de l’étude.
Au cours de cette interaction, un seul photon était plus retardé que deux photons liés entre eux. Ce résultat contre-intuitif aide à mieux comprendre et contrôler ce phénomène.
Selon Natasha Tomm, « les deux photons deviennent intriqués sous la forme d’un ‘état lié’ de deux photons ». En stimulant artificiellement cet état lié, l’expérience a atteint son objectif : un pas essentiel vers l’utilisation de la lumière quantique à des fins pratiques.
L’étape suivante consiste à exploiter la maîtrise de la lumière quantique pour générer des états de lumière utiles à l’informatique quantique, contribuant à la stabilisation de ces nouveaux systèmes. Natasha Tomm estime que cette avancée est prometteuse pour divers domaines, tels que la biologie, la fabrication avancée et le traitement quantique de l’information.
