Les scientifiques de l'Université de Paderborn ont fait un autre pas en avant dans le domaine de la recherche quantique: pour la première fois, ils ont démontré un circuit cryogénique (c'est-à-dire celui qui fonctionne dans des conditions extrêmement froides) qui permet à Light Quanta – également connu sous le nom de photons – d'être contrôlé plus rapidement que jamais.
Plus précisément, ces scientifiques ont découvert une façon d'utiliser des circuits pour manipuler activement des impulsions légères composées de photons individuels. Cette étape pourrait contribuer substantiellement à développer des technologies modernes dans les sciences de l'information quantiques, la communication et la simulation. Les résultats ont maintenant été publiés dans la revue Optica.
Les photons, les plus petites unités de lumière, sont vitales pour le traitement des informations quantiques. Cela nécessite souvent de mesurer l'état d'un photon en temps réel et d'utiliser ces informations pour contrôler activement le flux lumineux – une méthode connue sous le nom de «fonctionnement à action directe».
Cependant, jusqu'à présent, cela a mis en place des limitations techniques: la lumière a été mesurée, traitée et contrôlée à un retard, limitant son utilisation pour des applications complexes. Avec leur nouvelle méthode, ces scientifiques ont réussi à réduire considérablement le retard – à moins d'un quart de milliardième de seconde.
« Nous avons réussi à interconnecter activement les impulsions légères avec des détecteurs, des électroniques adaptés et des circuits optiques à des températures cryogéniques. Membres du groupe de recherche « Mesoscopic Quantum Optics » au Département de physique de Padersorn.
Les chercheurs ont utilisé des technologies de pointe telles que les détecteurs supraconducteurs pour ce développement. Ces dispositifs mesurent la quantité de lumière individuelle avec une précision extrêmement élevée.
L'électronique a été déployée dans un environnement cryogénique: l'amplificateur et les modulateurs ont été exploités à des températures d'environ -270 degrés Celsius afin de traiter les signaux sans retard significatif. Les modulateurs intégrés sont des composants optiques qui contrôlent la lumière en fonction des données de mesure – sans perte et à grande vitesse.
Le processus est basé sur la mesure des paires de lumière, ou «photons corrélés». Sur la base du nombre de particules mesurées, le circuit électronique décide par une fraction de seconde, que la lumière soit transmise ou bloquée. Ce qui rend la conception intégrée spéciale, c'est que les pertes et les retards physiques peuvent être réduits au minimum.
En plus d'une réponse rapide, le circuit produit également moins de chaleur, ce qui est vital lorsque vous travaillez dans des cryostats (systèmes de refroidissement extrêmes) dans de très petits espaces.
« Notre démonstration montre que nous pouvons utiliser la technologie supraconductrice et semi-conductrice pour atteindre un nouveau niveau de contrôle quantique photonique.
