La lumière naturelle du Soleil peut servir directement à produire des paires de photons intriqués, sans laser pour alimenter le dispositif. Cette expérience remet en cause l’idée qu’une source lumineuse très cohérente soit indispensable à ce type de préparation quantique.
L’intrication relie les propriétés de plusieurs particules d’une manière que la physique classique ne reproduit pas. Mesurer l’une permet alors d’obtenir des corrélations avec l’autre, même lorsque leurs résultats individuels restent imprévisibles. En photonique quantique, ces paires de photons sont généralement produites avec des lasers soigneusement contrôlés.
Ici, le point de départ est au contraire une source disponible gratuitement et naturellement incohérente : le Soleil. Sa lumière rassemble de nombreuses longueurs d’onde et des ondes dont les phases varient continuellement. Les chercheurs l’ont concentrée puis filtrée avant de l’envoyer dans un cristal optique non linéaire.
Dans ce cristal, un phénomène appelé conversion paramétrique spontanée peut transformer un photon incident en deux photons moins énergétiques. Les propriétés des deux nouveaux photons peuvent alors devenir intriquées. Le dispositif a été réglé pour produire cette intrication dans leur polarisation, c’est-à-dire l’orientation de leur champ électrique.
Le résultat ne repose pas seulement sur une ressemblance avec un état quantique attendu. L’équipe mesure également une concurrence de 0.905 ± 0.053, un indicateur qui quantifie l’intrication entre deux systèmes. Elle obtient aussi une valeur S de 2.5408 ± 0.2171 lors d’un test de Bell, au-dessus de la limite classique fixée à 2.
Autrement dit, les corrélations observées ne se comportent pas comme celles de deux objets classiques ayant simplement reçu des propriétés communes au départ. Ce point est important, car la lumière solaire introduit beaucoup de bruit et ne possède pas la stabilité d’un laser de laboratoire.
Les auteurs indiquent en outre que le taux de génération reste comparable à celui de montages alimentés par laser.
L’intérêt potentiel concerne surtout les environnements où l’énergie disponible et la masse des équipements sont limitées. Les chercheurs citent notamment les missions interplanétaires, où une source naturelle pourrait réduire certains besoins matériels. La prochaine question sera de déterminer jusqu’où cette approche reste fiable lorsque la lumière varie et lorsque le dispositif quitte les conditions contrôlées du laboratoire.