Des chercheurs démontrent que la lumière du soleil peut générer l’intrication quantique, une alternative aux lasers
De nombreuses technologies quantiques actuelles reposent sur des lasers puissants qui consomment d’importantes quantités d’énergie. À me que ces systèmes se développent et se généralisent, leurs besoins en électricité pourraient devenir préoccupants. Des chercheurs ont récemment montré que la lumière du soleil peut être utilisée pour générer l’intrication quantique entre les photons.
L’intrication quantique est essentielle pour des applications telles que la communication sécurisée, la détection ultra-précise et le calcul haute performance. Cheng Li, diplômé de l’Université d’Ottawa au Canada, a déclaré : « Notre travail montre que des sources de lumière naturelle abondantes peuvent être utilisées pour l’intrication quantique, ouvrant la possibilité de technologies quantiques plus accessibles et écoénergétiques. »
Les résultats, publiés dans la revue Optica, indiquent que la lumière solaire peut produire une intrication comparable à celle des techniques basées sur des lasers, en tenant compte des différences de bande passante de la lumière entrante. Cette avancée résulte d’une collaboration entre le groupe de Robert Boyd à l’Université d’Ottawa et une nouvelle technologie de concentrateur solaire développée par l’équipe de Hanieh Fattahi à l’Institut Max Planck pour la science de la lumière en Allemagne.
La technologie pourrait permettre à terme aux satellites de créer des clés de chiffrement sécurisées à partir de la lumière solaire déjà abondante dans l’espace, réduisant ainsi le besoin de lasers embarqués et de matériel de soutien. De plus, la génération d’intrication par la lumière du soleil pourrait fournir l’ingrédient crucial nécessaire à l’évolutivité de l’informatique quantique sans alourdir la consommation énergétique.
Traditionnellement, les scientifiques ont pensé que la production de corrélations fortes nécessaires à l’intrication des photons nécessitait de la lumière cohérente. Cependant, des recherches antérieures du groupe de Boyd ont commencé à remettre en question cette hypothèse, montrant que la lumière incohérente pouvait également générer de l’intrication quantique.
Pour générer des photons intriqués, les chercheurs ont utilisé un processus optique établi appelé conversion paramétrique spontanée à deux photons (SPDC). Au lieu d’utiliser un laser classique, l’équipe a alimenté le système avec de la lumière solaire, qui était fortement polarisée tout en restant incohérente dans l’espace et dans le temps.
Les chercheurs ont conçu leur dispositif expérimental de manière à ce que les différences de couleur et de direction de propagation n’influencent pas la polarisation des photons. Ils ont ensuite utilisé un concentrateur solaire en verre pour diriger la lumière concentrée vers un cristal non linéaire de petite taille, essentiel à la production des photons intriqués.
Lors d’une expérience en extérieur, les chercheurs ont analysé l’état quantique résultant et ont constaté que l’intrication produite à partir de la lumière solaire était similaire à 94 % à un état parfaitement intriqué. De plus, les photons ont montré des corrélations violant l’inégalité de Bell, fournissant ainsi des preuves de l’intrication quantique réelle.
Avec cette expérience probante, les chercheurs visent à développer un système utilisable en dehors des laboratoires, en se concentrant sur l’augmentation de la luminosité et l’amélioration de la qualité de l’intrication.
Cette recherche a également surmonté des doutes significatifs dans la communauté scientifique concernant la possibilité d’utiliser la lumière solaire pour ce processus. Cheng Li a souligné que, malgré les scepticismes initiaux, les calculs et les améliorations du dispositif expérimental ont permis de démontrer la faisabilité de cette approche.
Source : Optica
