Une nouvelle méthode permettant de mesurer simultanément trois propriétés différentes de la lumière a été développée à l’aide d’un système de détection quantique basé sur l’interférométrie, capable d’estimer simultanément plusieurs paramètres d’un réseau optique.
Cette approche pourrait contribuer aux avancées dans les domaines de la médecine et de l’astronomie, par exemple en améliorant la précision et la portée des mesures quantiques dans des applications allant de l’imagerie biologique à la détection des ondes gravitationnelles.
Jusqu’à présent, il n’a été possible de mesurer que chaque paramètre individuellement. Cependant, des recherches publiées dans Le Journal Physique Européen Plus a démontré, pour la première fois, que trois paramètres optiques indépendants peuvent être mesurés dans une seule « vue » avec une précision quantique ultime, sans qu'il soit nécessaire d'examiner chacun d'eux individuellement.
Des chercheurs de l'Université de Portsmouth en Angleterre et de l'Université de Bari en Italie ont utilisé les ressources optiques disponibles (telles que les lasers et la lumière comprimée, c'est-à-dire la lumière quantique permettant un « bruit comprimé », et des techniques de détection ad hoc) pour créer un nouvel instrument : un interféromètre.
Il permet la mesure précise et simultanée de deux déphasages inconnus (petits retards ou changements dans le timing d'une onde lumineuse lors de son déplacement) et d'une réflectivité inconnue du séparateur de faisceau (la quantité de lumière réfléchie par rapport à la quantité qui passe à travers le séparateur de faisceau).
Les trois paramètres ont pu être estimés avec une sensibilité qui augmentait proportionnellement le nombre moyen de photons utilisés dans les sources lumineuses, telles que la lumière laser et la lumière compressée. Une telle mise à l'échelle linéaire du nombre de photons est appelée mise à l'échelle de Heisenberg et constitue la mise à l'échelle ultime en sensibilité qui peut être obtenue dans la nature grâce à la mécanique quantique.
Le chercheur principal, le professeur Vincenzo Tamma, du Quantum Science and Technology Hub (QSTH) de l'Université de Portsmouth, a déclaré : « Ce développement peut conduire à des applications importantes dans les technologies de détection quantique, basées sur l'utilisation de réseaux optiques. Nous travaillons actuellement à étendre nos résultats à l'estimation de plus de trois paramètres dans des réseaux optiques plus généraux.
