Des chercheurs de l’Université de Paderborn ont mis au point une méthode utilisant des détecteurs de photons pour la détection homodyne afin de caractériser avec précision les états quantiques optiques. Cette technique est essentielle pour faire progresser le traitement de l’information quantique et l’informatique quantique. Crédit : Issues.fr.com
Les scientifiques réalisent une percée dans le domaine de l’optique quantique avec photon méthode basée sur un détecteur, ouvrant la voie à une amélioration l’informatique quantique.
Des scientifiques de l’Université de Paderborn ont utilisé une nouvelle méthode pour déterminer les caractéristiques des états quantiques optiques, c’est-à-dire basés sur la lumière. Pour la première fois, ils utilisent certains détecteurs de photons – des dispositifs capables de détecter des particules lumineuses individuelles – pour une détection dite homodyne. La capacité de caractériser les états quantiques optiques fait de la méthode un outil essentiel pour le traitement de l’information quantique. Une connaissance précise des caractéristiques est importante pour une utilisation dans les ordinateurs quantiques, par exemple. Les résultats ont maintenant été publiés dans la revue spécialisée Optique Quantique.
Avancées dans la détection homodyne
«La détection homodyne est une méthode fréquemment utilisée en optique quantique pour étudier la nature ondulatoire des états quantiques optiques», explique Timon Schapeler du groupe de travail Optique quantique mésoscopique de Paderborn au Département de physique. En collaboration avec le Dr Maximilian Protte, il a utilisé cette méthode pour étudier les variables dites continues des états quantiques optiques. Cela implique les propriétés variables des ondes lumineuses. Il peut s’agir par exemple de l’amplitude ou de la phase, c’est-à-dire du comportement d’oscillation des ondes, qui sont entre autres importants pour la manipulation ciblée de la lumière.
Pour la première fois, les physiciens ont utilisé pour les mesures des détecteurs de photons uniques à nanofils supraconducteurs – actuellement les dispositifs les plus rapides pour le comptage de photons. Grâce à leur configuration expérimentale spéciale, les deux scientifiques ont montré qu’un détecteur homodyne doté de détecteurs supraconducteurs à photons uniques a une réponse linéaire au flux de photons d’entrée. Traduit, cela signifie que le signal mesuré est proportionnel au signal d’entrée.
Améliorer le traitement de l’information quantique
« En principe, l’intégration de détecteurs supraconducteurs à photon unique apporte de nombreux avantages dans le domaine des variables continues, notamment la stabilité de phase intrinsèque. Ces systèmes ont également une efficacité de détection sur puce de près de 100 %. Cela signifie qu’aucune particule n’est perdue lors de la détection. Nos résultats pourraient permettre le développement de détecteurs homodynes très efficaces dotés de détecteurs sensibles à un photon unique », explique Schapeler.
Travailler avec des variables continues de lumière ouvre de nouvelles possibilités passionnantes dans le traitement de l’information quantique au-delà des qubits, les unités de calcul habituelles des ordinateurs quantiques.
