Une lumière quantique qui reste nette après avoir traversé le brouillard

Toujours plus fort. En 2007, une équipe néerlandaise de l’université de Twente parvenait à rendre transparent pour la lumière un milieu quasi opaque, comme si un phare de voiture pouvait devenir net à travers le brouillard. Cette fois, une équipe franco-écossaise (CNRS, Sorbonne Université et université de Glasgow) est parvenue à bloquer cette lumière… mais à en faire passer une autre, constituée de photons émis par paire plutôt qu’individuellement. L’expérience, décrite dans Nature Physics le 19 mai, réalise en quelque sorte un filtre quantique, capable de séparer deux types de lumière. De quoi ouvrir de nouvelles perspectives pour des communications optiques sécurisées ou pour améliorer des dispositifs d’imagerie dans des milieux complexes, comme les tissus biologiques.

L’équipe a en fait publié deux articles simultanément pour pouvoir mieux décrire son savoir-faire. Le second, dans Optica, a reçu le renfort du Laboratoire Kastler-Brossel, à Paris.

Le principe s’inspire des progrès en maîtrise des lumières de type quantique, utilisant l’intrication, la propriété mise en avant par Alain Aspect, John Clauser et Anton Zeilinger, prix Nobel de physique 2022. Ce concept, proprement quantique, signifie que les deux membres d’une paire d’objets (particules, photons…) semblent liés entre eux, même si de grandes distances les séparent.

Ici, ce sont des paires de photons dont les trajectoires sont fortement corrélées géométriquement. Si l’un arrive à droite d’un écran, son jumeau arrivera pile au même moment à gauche, à la même distance du centre. Ces paires intriquées sont fabriquées en éclairant un cristal, ici à base de bore et de baryum, qui transforme un photon en deux avec les bonnes caractéristiques. Avec ces paires, les physiciens se sont déjà bien amusés, parvenant, par exemple, à faire des images d’un objet avec des longueurs d’onde invisibles ; une technique baptisée « imagerie fantôme ». Ou bien en mettant au point des radars impossibles à leurrer.

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