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Posté par Adrien le Mardi 18/09/2012 à 00:00
Mesurer la "forme" du photon
Comme l'eau dans un roman d'Andrea Camilleri, la lumière n'a pas de forme propre, mais épouse la forme du "récipient" qui la contient. De même un état quantique quelconque de la lumière n'est rien d'autre qu'une manière spécifique d'occuper ce "conteneur (Dans le domaine du transport, un container (de l'anglais), parfois francisé en conteneur, est un caisson métallique, en forme de...) vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.)", appelé à juste titre "mode", et qui décrit la forme spatiale et temporelle du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électromagnétique. Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) national d'Optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) du Conseil National des Recherches (Ino-Cnr) en Italie, dirigés par Marco Bellini et Alessandro Zavatta, ont démontré une technique qui réunit pour la première fois l'optique quantique et l'optique ultra-rapide, pour mesurer et analyser la forme des états quantiques lumineux d'une durée de quelques femtosecondes. L'article a été publié sur la revue Physical Review Letters.


Mesurer la "forme" du photon

"Par exemple un unique photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...), qui correspond au remplissage du "contenant" avec un seul état d'excitation, peut prendre une infinité de formes différentes selon le mode qu'il occupe" affirme Marco Bellini, responsable du groupe Ino-Cnr qui a mené la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...), "et la plus grande partie des applications possibles des propriétés quantiques de la lumière aux nouvelles technologies, comme la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou...), l'informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les ordinateurs, les...) ou la métrologie quantique, dépend de la connaissance parfaite de cette forme".

Si on ne possède pas cette connaissance, manipuler, relever et utiliser les états quantiques de la lumière devient peu efficace ou même impossible. "Notre équipe de chercheurs a montré comment reproduire fidèlement le mode temporel d'un photon ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un...) court sur celui d'une impulsion lumineuse classique, afin de pouvoir le mesurer en détail avec des techniques standards. Pour le faire, nous avons utilisé un algorithme génétique, c'est-à-dire une procédure expérimental qui fait "évoluer" par des mutations et des reproductions un groupe aléatoire, dans le but qu'il s'adapte aux conditions environnementales à travers les générations successives" commente Bellini.

En plus d'avoir reconstruit les structures temporelles d'un photon déformé de diverses façons, les chercheurs de l'Ino-Cnr ont également démontré comment utiliser cette capacité pour établir de nouvelles règles de codification de l'informatique quantique (L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des ordinateurs quantiques utilisant des phénomènes de la mécanique quantique, par opposition...). "La technique permet de mesurer la forme d'un photon et ce également quand il prend simultanément plusieurs formes distinctes" ajoute le chercheurs. "Si on attribue aux différentes formes prises par les photons les lettres de l'alphabet, nous serons ensuite capable de lire non seulement ces lettres, mais également toutes leurs superpositions quantique. La possibilité d'utiliser un alphabet composé de beaucoup de lettres et de leurs superpositions cohérentes, pour la communication quantique, offrirait d'énormes avantages par rapport aux codes standards basés sur les "qubit (On nomme qubit (quantum + bit ; prononcé /kyoobit/), parfois écrit qbit, l'état quantique qui représente la plus petite unité de stockage d'information...)", c'est-à-dire sur un "alphabet" à seulement deux états possibles de polarisations de la lumière.

Ces résultats ouvrent donc des perspectives intéressantes autant dans les sciences fondamentales, pour une meilleure compréhension et analyse du comportement quantique de la lumière, que dans les sciences appliquées, pour des technologies quantiques, toujours plus sûres, efficaces et innovantes.

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Source: BE Italie numéro 106 (6/09/2012) - Ambassade de France en Italie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /70871.htm
Illustration: Cnr