Mission impossible? Arrêter la lumière pendant d’infimes fractions d’une seconde
La capacité d’arrêter la lumière et de maîtriser son incroyable vitesse pourrait être la clé pour développer des ordinateurs quantiques superpuissants, les connecter à des réseaux quantiques à grande vitesse et à grande capacité, ainsi que pour développer des capteurs plus précis et une communication à l’épreuve des bugs. Mais peut-on arrêter la lumière, la chose la plus rapide de l’univers? Soutenue par le projet LIMQUET financé par l’UE, une équipe de scientifiques a arrêté la lumière pendant d’infimes fractions d’une seconde et l’a relâchée en appuyant sur un bouton. Les scientifiques pourraient même arrêter les particules de lumière individuelles, ou photons, «qui sont utilisés dans la technologie quantique comme supports d’information», comme indiqué dans un article sur le site du partenaire du projet LIMQUET, l’Université technique de Darmstadt (TU Darmstadt). Ils considèrent la lumière comme un candidat fascinant pour l’informatique quantique, car elle peut rapidement transférer des données entre deux points le long des réseaux de fibres optiques. Étant donné que les photons interagissent faiblement avec l’environnement extérieur, l’information transmise reste intacte. Cependant, pour maîtriser le potentiel de la lumière, les scientifiques doivent faire interagir fortement les photons entre eux, ce qu’ils ne font pas naturellement. L’article affirme: «Dans les futurs ordinateurs quantiques, les photons devront par exemple transférer leurs informations aux atomes et vice versa. À cette fin également, l’interaction entre les deux types de particules doit être intensifiée, ce que pourraient rendre possible les photons arrêtés par le groupe de la TU Darmstadt». Comme expliqué dans ce même article, les chercheurs utilisent «une fibre de verre spéciale avec un canal creux au centre d’un diamètre inférieur à dix-millièmes de millimètre. La fibre a une structure poreuse autour du noyau qui tient la lumière à distance. Cela provoque la concentration d’un faisceau laser au centre du canal creux. Sa section se rétrécit à environ un millième de millimètre». L’article ajoute que l’équipe utilise «le faisceau laser comme une sorte de piège pour les atomes. Ils introduisent des atomes de rubidium dans la fibre creuse, qui se concentrent au centre du faisceau laser en raison des forces électromagnétiques. Les chercheurs envoient ensuite les photons qu’ils veulent arrêter dans le canal». Le photon s’arrête complètement grâce à deux faisceaux laser supplémentaires «qui sont guidés dans la fibre creuse des deux côtés».
Traitement de l’information quantique
Les chercheurs ont publié leurs découvertes dans le journal «Optics Express». Ils affirment: «Une plateforme expérimentale fonctionnant au niveau des quanta individuels et assurant un fort couplage lumière-matière est une exigence clé pour le traitement de l’information quantique. Dans notre travail, nous montrons que des fibres creuses à bande interdite photonique remplies d’atomes refroidis par laser pourraient servir de plateforme, malgré leurs propriétés complexes de biréfringence caractéristiques. À cette fin, nous présentons une étude théorique et expérimentale détaillée visant à identifier une fibre ayant les propriétés appropriées pour fonctionner au niveau d’un seul photon». Le projet LIMQUET (Light-Matter Interfaces for Quantum Enhanced Technology) en cours forme de jeunes chercheurs de haut niveau au sein d’un réseau composé de partenaires universitaires et industriels venant d’Allemagne, de Bulgarie, de France, du Royaume-Uni et de Suisse. Il se concentre sur «le développement de techniques innovantes pour interfacer la lumière et la matière au niveau quantique en utilisant des atomes, des nanostructures et des photons, avec des applications en optique et en traitement de l’information quantique», comme indiqué sur le site site web du projet. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet LIMQUET
Mots‑clés
LIMQUET, informatique quantique, photon, traitement de l’information quantique, optique
