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Conversion de deux photons en un état intriqué dans leur moment angulaire total au sein d'un système nanométrique.
Crédit: Shalom Buberman, Shultzo3d
Les photons, particules de lumière, peuvent présenter une intrication quantique selon plusieurs propriétés comme leur fréquence ou leur polarisation. Cependant, dans des structures plus petites que leur longueur d'onde, ces propriétés se confondent en une seule: le moment angulaire total. Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles applications en nanophotonique.
L'équipe du Technion, dirigée par Amit Kam et Shai Tsesses, a publié ses résultats dans Nature. Ils ont réussi à intriquer des photons dans des systèmes nanométriques, non pas par leurs propriétés habituelles, mais par leur moment angulaire total. Cette intrication a été confirmée par une série de mesures précises.
Cette découverte est la première nouvelle forme d'intrication quantique identifiée depuis plus de vingt ans. Elle pourrait permettre de concevoir des composants quantiques plus compacts et efficaces, essentiels pour les futures technologies de communication et de calcul quantique.
Les chercheurs ont également cartographié les états quantiques des photons dans ces systèmes nanométriques. Cette cartographie est cruciale pour comprendre et exploiter pleinement le potentiel de cette nouvelle forme d'intrication pour les applications technologiques.
Qu'est-ce que l'intrication quantique ?
L'intrication quantique est un phénomène où deux particules deviennent si étroitement liées que l'état de l'une influence instantanément l'autre, peu importe la distance qui les sépare. Ce concept, initialement critiqué par Einstein, est aujourd'hui un pilier de la physique quantique.
Contrairement aux interactions classiques, l'intrication ne nécessite pas de force ou de champ médiateur. Elle repose sur les lois probabilistes de la mécanique quantique, offrant des possibilités inédites pour la technologie.
La découverte de nouvelles formes d'intrication, comme celle du moment angulaire total, élargit encore le champ des applications potentielles, notamment dans la miniaturisation des dispositifs quantiques.