Une équipe de recherche affiliée à UNIST a démontré avec succès la création expérimentale de l'enchevêtrement quantique collectif enracinés dans les états sombres – confiné aux modèles théoriques. Les résultats sont publiés en ligne dans Communications de la nature.
Contrairement aux états brillants, les états sombres sont très résistants aux perturbations externes et présentent des durées de vie remarquablement étendues, ce qui en fait des candidats prometteurs pour les technologies quantiques de nouvelle génération telles que la mémoire quantique et les capteurs ultra-sensibles.
Dirigée par le professeur Je-Hyung Kim dans le Département de physique de l'UIST, en collaboration avec le Dr Changhyoup Lee du Corée de la recherche de recherche des normes et des sciences (Kriss) et du Dr Jin Dong Song de l'Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST), l'équipe a atteint l'induction contrôlée de l'introduction collective de l'État sombre. Remarquablement, cet enchevêtrement présente une durée de vie environ 600 fois plus longue que celle des états brillants conventionnels.
L'intrication quantique parmi plusieurs particules indiscernables se manifeste généralement comme des états brillants ou sombres. Les états sombres sont caractérisés par leur invisibilité presque totale à la lumière émise, permettant à l'enchevêtrement de persister sur de longues périodes.
Bien que cette caractéristique protectrice détient un immense potentiel de stockage et de transmission de l'information quantique, la création et le maintien d'états sombres pose depuis longtemps des défis expérimentaux substantiels.
Les chercheurs ont surmonté ces obstacles en utilisant une nanocavité avec des taux de perte soigneusement réglés, équilibrant la force de couplage entre les points quantiques et la dissipation de la cavité.
Le Dr Kyuyoung Kim, le premier auteur de l'étude, a expliqué: « Lorsque la perte de cavité est trop élevée, les points quantiques agissent indépendamment sans s'affirmer. Inversement, si le couplage est suffisamment fort, un état collectif enchevêtré est formé, résistant aux perturbations externes. »
Dans leurs expériences, l'équipe a observé que l'enchevêtrement à l'état sombre pourrait durer jusqu'à 36 nanosecondes – une durée de vie environ 600 fois plus longue que les 62 picosecondes typiques des états brillants. De plus, ils ont détecté des phénomènes tels que le regroupement des photons non classiques, fournissant des preuves directes de la formation de l'État sombre.
Bien que ces états suppriment généralement l'émission de photons, dans des conditions spécifiques, les points quantiques enchevêtrés ont émis des photons simultanément, démontrant les propriétés uniques de l'état sombre.
Le professeur Kim a fait remarquer: « Cette réalisation expérimentale de l'enchevêtrement de l'état sombre – ne fait que théorique – ce que par des pertes soigneusement en ingénierie, nous pouvons préserver les corrélations quantiques sur de longues durées. Cela ouvre de nouvelles voies pour le stockage de l'information quantique, les capteurs de haute précision et les technologies d'énergie à récolte d'énergie basées sur des principes quantiques. »
