Les physiciens de la technion – Israël Institute of Technology disent avoir observé une nouvelle forme d’enchevêtrement quantique dans le moment angulaire total des photons confinés dans les structures à l’échelle nanométrique. Leur travail ouvre la voie au traitement de l’information quantique sur puce en utilisant le moment angulaire total des photons comme propriété de codage pour des informations quantiques.
Un enchevêtrement quantique a été démontré jusqu’à présent pour une grande variété de particules et pour leurs différentes propriétés.
Pour les photons, les particules de lumière, l’intrication peuvent exister pour leur direction de voyage, de fréquence ou dans la direction dans laquelle leurs points de champ électrique.
Il peut également exister pour des propriétés plus difficiles à imaginer, comme le moment angulaire.
Cette propriété est divisée en spin, qui est liée à la rotation par le photon du champ électrique, et en orbite, qui est liée au mouvement de rotation du photon dans l’espace.
« Il est facile pour nous d’imaginer ces deux propriétés de rotation en quantités distinctes, et en effet, des photons liés dans un faisceau de lumière beaucoup plus large que leur longueur d’onde », a déclaré le professeur Guy Bartal et ses collègues dans un communiqué.
« Cependant, lorsque nous essayons de mettre des photons dans des structures plus petites que la longueur d’onde photonique – qui est l’effort du domaine de la nanophotonique – nous découvrons qu’il est impossible de séparer les différentes propriétés de rotation, et le photon est caractérisé par une seule quantité, le moment angulaire total. »
« Alors pourquoi voudrions-nous même mettre des photons dans de si petites structures? Il y a deux raisons principales à cela. »
« L’un est évident – il nous aidera à miniaturiser les appareils qui utilisent la lumière et de presser ainsi plus d’opérations dans une cellule de petite zone, similaire à la miniaturisation des circuits électroniques. »
«L’autre raison est encore plus importante: cette miniaturisation augmente l’interaction entre le photon et le matériau à travers lequel le photon se déplace (ou est proche), nous permettant ainsi de produire des phénomènes et des utilisations qui ne sont pas possibles avec les photons dans leurs dimensions« normales ».»
Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont découvert qu’il était possible d’embaucher des photons dans les systèmes à l’échelle nanométrique qui ont un millième de la taille d’un cheveux, mais l’enchevêtrement n’est pas effectué par les propriétés conventionnelles du photon, telles que le spin ou la trajectoire, mais uniquement par le moment angulaire total.
Ils ont révélé le processus que les photons subissent de l’étape dans laquelle ils sont introduits dans le système à l’échelle nanométrique jusqu’à ce qu’ils quittent le système de mesure et ont constaté que cette transition enrichit l’espace des états dans lesquels les photons peuvent résider.
Dans une série de mesures, ils ont cartographié ces états, les ont enchevêtrés avec la même propriété unique aux systèmes à l’échelle nanométrique et ont confirmé la correspondance entre les paires de photons qui indiquent l’enchevêtrement quantique.
« Il s’agit de la première découverte d’un nouvel enchevêtrement quantique en plus de 20 ans, et cela peut conduire à l’avenir au développement de nouveaux outils pour la conception de composants de communication quantique basés sur des photons et de calcul, ainsi qu’à leur miniaturisation significative », ont conclu les scientifiques.
Cet article a été adapté d’une version originale de The Technion.
