La première observation de 8 photons intriqués bat un record d'intrication

L'intrication est l'étrange phénomène quantique dans lequel les objets deviennent si étroitement liés qu'ils partagent la même existence. Dans le langage de la physique, ils sont décrits par la même fonction d'onde.

Enchevêtrer les choses n'est pas si difficile vraiment. La plupart des interactions impliquent un enchevêtrement d'une sorte ou d'une autre.

Le problème, c'est de l'épingler. L'enchevêtrement est un phénomène fragile et éphémère. Clignote et il fuit dans l'environnement. C'est pourquoi il est si difficile à préserver, à observer et finalement si difficile pour les physiciens à jouer avec.

Ces dernières années, les physiciens ont appris à enchevêtrer toutes sortes d'objets par paires : photons, électrons, atomes, etc. En 1999, ils ont créé un qutrit en intricant trois photons. L'année dernière, ils ont même intriqué 6 photons.

Aujourd'hui, cependant, Xing-Can Yao et ses amis de l'Université des sciences et technologies de Chine à Hefei, disent avoir battu ce record en enchevêtrant 8 photons, puis en les manipulant et en les observant tous simultanément.

Ce n'est pas une mince affaire. Obtenir huit photons exactement là où vous les voulez en même temps est l'équivalent en mécanique quantique de l'élevage de chats (clairement de la variété Schrödinger).

L'astuce consiste à envoyer d'abord un photon de haute énergie à travers un cristal non linéaire qui le convertit en deux photons intriqués mais de plus faible énergie. L'un d'eux, le photon A, entre dans l'appareil expérimental tandis que l'autre est à nouveau divisé en deux par un autre cristal.

Cette paire est, bien sûr, intriquée avec le photon A. L'une de ces paires entre alors dans l'appareil tandis que l'autre est à nouveau divisée, créant une autre paire qui est intriquée avec le photon A. L'un d'entre eux entre dans l'appareil tandis que l'autre est divisé et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'il y ait huit photons dans l'appareil, tous intriqués les uns avec les autres et le photon A .

Le problème avec ce processus est qu'il en résulte un faisceau très faible. Avec le type de lasers disponibles jusqu'à récemment, le meilleur qui pouvait être géré était un taux de comptage d'environ 10^-5 hertz. C'est une frappe simultanée de 8 photons toutes les cent mille secondes ou environ un comptage par jour. Même les post-doctorants n'ont pas ce genre de patience.

Xing-Can Yao et co disent qu'ils ont contourné ce problème en utilisant une source laser ultraviolette beaucoup plus lumineuse qui produit des paires de photons enchevêtrés à un taux beaucoup plus élevé. Bien sûr, ils ont également dû apprendre à manipuler huit photons intriqués.

C'est important. Avoir huit photons intriqués est ce que les physiciens se rapprochent le plus d'avoir un chat de Schrödinger dans le laboratoire. Cela pourrait fournir de nouvelles informations sur notre compréhension des questions intrigantes de la transition classique vers quantique, selon Xing-Can Yao and co.

Mais cela permet également une foule d'autres astuces quantiques. Par exemple, un état à 8 photons devrait leur permettre de démontrer un moyen puissant de corriger les erreurs quantiques appelé correction d'erreur topologique. De nombreux physiciens pensent que la correction d'erreur topologique sera l'une des technologies habilitantes de l'informatique quantique à grande échelle, mais personne n'a été en mesure de la tester jusqu'à présent.

Et être capable de manipuler un état à 8 photons leur permettra de simuler d'autres systèmes quantiques. Cela devrait permettre de simuler pour la première fois divers phénomènes en chimie quantique et même en biophysique.

Et pour le faire en utilisant uniquement de la lumière (avec un peu de fumée et des miroirs jetés).

Réf : arxiv.org/abs/1105.6318 : Observation de l'intrication à huit photons

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