Co-auteur principal, le Dr Sahand Mahmoodian, de l'École de physique.

Co-auteur principal, le Dr Sahand Mahmoodian, de l’École de physique.

Pour la première fois, des scientifiques de l’Université de Sydney et de l’Université de Bâle en Suisse ont démontré leur capacité à manipuler et à identifier de petits nombres de photons en interaction (paquets d’énergie lumineuse) avec une corrélation élevée.

Cette réalisation sans précédent représente une étape importante dans le développement des technologies quantiques. Il est publié aujourd’hui dans physique de la nature.

L’émission de lumière stimulée, postulée par Einstein en 1916, est largement observée pour un grand nombre de photons et a jeté les bases de l’invention du laser. Grâce à cette recherche, l’émission stimulée de photons uniques a maintenant été observée.

Plus précisément, les scientifiques ont pu mesurer le décalage temporel direct entre un photon et une paire de photons liés se diffusant en un seul point quantique, un type d’atome créé artificiellement.

“Cela ouvre la porte à la manipulation de ce que nous pouvons appeler la” lumière quantique “”, a déclaré le Dr Sahand Mahmoodian de l’école de physique de l’Université de Sydney et co-auteur principal de la recherche.

Le Dr Mahmoodian a déclaré: “Cette science fondamentale ouvre la voie à des avancées dans les techniques de mesure améliorées quantiques et l’informatique quantique photonique.”

En observant comment la lumière interagissait avec la matière il y a plus d’un siècle, les scientifiques ont découvert que la lumière n’était ni un faisceau de particules ni un modèle ondulatoire d’énergie, mais présentait plutôt les deux caractéristiques, connues sous le nom de dualité onde-particule.

La façon dont la lumière interagit avec la matière continue de captiver les scientifiques et l’imagination humaine, à la fois pour sa beauté théorique et sa puissante application pratique.

Qu’il s’agisse de la manière dont la lumière a traversé les vastes espaces du milieu interstellaire ou du développement du laser, la recherche sur la lumière est une science vitale aux utilisations pratiques importantes. Sans ces fondements théoriques, pratiquement toutes les technologies modernes seraient impossibles. Pas de téléphones portables, pas de réseau de communication mondial, pas d’ordinateurs, pas de GPS, pas d’imagerie médicale moderne.

L’un des avantages de l’utilisation de la lumière dans les communications, via la fibre optique, est que les paquets d’énergie lumineuse, les photons, n’interagissent pas facilement les uns avec les autres. Cela crée un transfert d’informations presque sans distorsion à la vitesse de la lumière.

Cependant, nous voulons parfois que la lumière interagisse. Et là, les choses se compliquent.

Par exemple, la lumière est utilisée pour mesurer de petits changements de distance à l’aide d’instruments appelés interféromètres. Ces outils de mesure sont désormais monnaie courante, soit dans l’imagerie médicale avancée, pour des tâches importantes mais peut-être plus banales comme effectuer le contrôle de la qualité du lait, soit sous la forme d’instruments sophistiqués comme LIGO, qui a mesuré pour la première fois les ondes gravitationnelles en 2015.

Les lois de la mécanique quantique fixent des limites à la sensibilité de tels dispositifs.

Cette limite est fixée entre la sensibilité d’une mesure et le nombre moyen de photons dans l’appareil de mesure. Pour la lumière laser classique, c’est différent de la lumière quantique.