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Posté par Redbran le Jeudi 07/12/2017 à 12:00
Un bond en avant quantique pour des mesures ultra-précises et le codage de l'information?
Bénéficiant d'un financement de l'UE, un projet travaillant avec l'optique ultra-rapide a permis de renforcer le contrôle sur les états quantiques spatio-temporels de la lumière, afin de faire progresser 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...).

L'informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...) quantique suscite beaucoup d'espoirs pour améliorer la métrologie (La métrologie est la science de la mesure au sens le plus large.) ainsi que toute une série de systèmes d'information, de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) et de technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) (TIC). Cependant, le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) requis pour contrôler les états quantiques et rendre cette approche supérieure aux techniques conventionnelles rend particulièrement difficile la concrétisation du potentiel de cette technologie. On a envisagé que les 'états comprimés dans les systèmes à variables continues' puissent constituer une approche permettant d'améliorer le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des états quantiques, en partie parce que ces systèmes sont supposés être évolutifs.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) QCUMBER (Quantum Controlled Ultrafast Multimode Entanglement and Measurement), financé par l'UE, a exploré l'utilisation de ces états comprimés, ou états à plusieurs photons, dans différents modes temporels basés sur des appareils optiques intégrés. Dans un article récemment publié dans la revue 'Philosophical Transactions A' de la Royal Society, les chercheurs évoquent les limites actuelles de la compression dans les guides d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) et les limites de perte dans le processus de conversion.

L'intrication des états comprimés

Les auteurs de l'article soulignent que des progrès importants ont été réalisés au cours des récentes décennies en ce qui concerne les guides d'ondes à faible perte, les compteurs de photons à haute efficacité et les processus non linéaires. D'autre part, grâce au succès du procédé optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) non linéaire connu sous le nom de 'conversion artificielle de la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi...) somme', un fonctionnement sur des modes temporels arbitraires à large bande est maintenant possible. Cela ouvre le degré de liberté (La notion de degré de liberté recouvre plusieurs notions en sciences et ingénierie :) spectral pour le codage (De façon générale un codage permet de passer d'une représentation des données vers une autre.) des informations, souvent dans les modes temporels d'un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se...) unique.

QCUMBER a examiné la possibilité de combiner, dans un système de guide d'ondes, à la fois la compression et la conversion de fréquence à sélection de mode. En créant une analogie entre les QPG (Quantum Pulse Gates, des circuits quantiques fondamentaux) et les réseaux spatiaux, ils ont permis de visualiser le processus d'intrication des états comprimés ou la construction d'états complexes multimodes à variables continues.

En examinant la compression réalisable dans un guide d'ondes KTP monomode à simple passe, l'équipe a constaté que la compression était possible jusqu'à 20 décibels, mais le comportement complexe du procédé s'est traduit par une dégradation importante, réduisant à moins de 90 % l'efficacité de la conversion. Les chercheurs soulignent néanmoins que ce procédé reste prometteur pour l'avenir de la technologie. Ils poursuivent en avançant que cela ne pose pas de problème pour les applications où une faible efficacité de conversion est suffisante, et que la correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le terme désigne des échanges de courrier personnels plutôt qu'administratifs.) de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) peut être réalisée en utilisant un modèle simple ne nécessitant pas de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de pompage (Le pompage est un phénomène aérodynamique qui intervient dans un compresseur. Il s'agit d'une instabilité aérodynamique qui donne naissance à des ondes longitudinales. Une inversion...).

Dans le domaine spectral, l'équipe a également réalisé l'intrication dans une structure en peigne de fréquences à ondes continues pour un maximum de 60 modes temporels, et atteint environ 10 modes dans un système pulsé ultra-rapide. Les chercheurs indiquent que lorsque la compression atteint certains seuils, la correction d'erreur pour l'informatique quantique devient possible, ce qui fera avancer la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances, d'études...) dans ce domaine.

Exploiter des échelles de temps extrêmes et un large spectre

Les pulsations lumineuses ultra-rapides permettent de mieux comprendre la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) sous-jacente des systèmes à des échelles de temps extrêmement réduites. L'exploitation des attributs quantiques de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) a permis de faire progresser par l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est pratiquée par un ou des...) nos connaissances en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et a été cruciale pour les progrès des communications et de la métrologie quantiques. En effet, la métrologie de haute précision a été rendue possible par l'exploitation de la structure en peigne à large fréquence créée par des trains de pulsations lumineuses ultra-rapides.

QCUMBER a été mis en place pour étudier plus en profondeur les occasions qui pourraient émerger des relations entre les propriétés quantiques de la lumière à des échelles de temps extrêmes et sur des spectres extrêmement larges. L'exploitation de la structure des pulsations quantiques ultra-rapides permettra d'effectuer des mesures temps-fréquence encore plus précises et de faire progresser le traitement évolutif des informations quantiques.

Pour plus d'informations, veuillez voir: [url=]Site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web reposant sur...) du projet[/url]

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Source: CORDIS-Europa