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    Un bond en avant pour une mesure et un encodage d'informations ultra-précis ?

    Crédit :CC0 Domaine Public

    Un projet de l'UE travaillant avec des optiques ultrarapides, améliore le contrôle des états quantiques spatio-temporels de la lumière, faire progresser la science de l'information quantique.

    Quantum Information Science (QIS) laisse beaucoup d'espoir pour une métrologie améliorée ainsi que diverses informations, Systèmes de communication et de technologie (TIC). Cependant, le degré de maîtrise des états quantiques nécessaire pour rendre l'approche supérieure aux techniques conventionnelles, rend la réalisation du potentiel de la technologie particulièrement difficile. Les soi-disant « états comprimés dans les systèmes à variables continues » ont été présentés comme une approche qui pourrait apporter du succès pour un meilleur contrôle des états quantiques, en partie parce que ces systèmes sont considérés comme évolutifs.

    Le projet QCUMBER (Quantum Controlled Ultrafast Multimode Entanglement and Measurement) financé par l'UE, a exploré l'utilisation de tels états comprimés, ou états multiphotoniques, dans différents modes temporels basés sur des dispositifs d'optique intégrée. Dans un article récemment publié dans la revue 'Philosophical Transactions A' de la Royal Society, les chercheurs ont déterminé les limites actuelles de compression du guide d'ondes et les limites de perte dans le processus de conversion.

    Enchevêtrement d'états comprimés

    Les auteurs de l'article soulignent qu'au cours des dernières décennies, des progrès significatifs ont été réalisés sur les guides d'ondes à faibles pertes, détecteurs de nombre de photons et processus non linéaires très efficaces. En outre, grâce au succès du processus optique non-linéaire connu sous le nom de «conversion de fréquence à somme d'ingénierie», le fonctionnement sur des modes large bande temporels arbitraires est désormais réalisable. Cela ouvre le degré de liberté spectrale pour le codage de l'information, souvent dans les modes temporels d'un seul photon.

    QCUMBER a examiné la perspective de combiner, dans un système de guide d'ondes, conversion de fréquence à la fois par compression et par mode sélectif. En créant une analogie entre les Quantum Pulse Gates (QPG – circuits quantiques de base) et les réseaux spatiaux, ils ont permis une visualisation du processus d'intrication d'états comprimés ou de construction d'états variables continus multimodes complexes.

    En regardant la compression réalisable dans un KTP en un seul passage, guide d'onde monomode, l'équipe a découvert que la compression était possible jusqu'à 20 décibels, mais le comportement compliqué du processus, entraîné une dégradation importante, limitant le rendement de conversion à moins de 90 %. Cependant, ils soulignent que cela reste prometteur pour l'avenir de la technologie. Ils poursuivent en affirmant que pour les applications où une faible efficacité de conversion est suffisante, cela ne pose pas de problème et l'adaptation de phase peut être conçue à l'aide d'un modèle simple sans avoir besoin d'une puissance de pompage.

    Dans le domaine spectral, l'équipe a également réalisé l'intrication dans une structure de peigne de fréquence d'onde continue jusqu'à 60 modes temporels et environ 10 modes dans un pulsé, système ultrarapide. Ils rapportent qu'une fois que la compression est capable d'atteindre certains seuils, la correction d'erreurs pour l'informatique quantique devient possible, qui fera avancer la science.

    Exploiter des échelles de temps extrêmes et de larges spectres

    Les impulsions lumineuses ultrarapides offrent des opportunités de mieux comprendre la dynamique sous-jacente du système à des échelles de temps de très courte durée. L'exploitation des attributs quantiques de la lumière a fait progresser les connaissances en physique fondamentale glanées grâce à l'expérimentation et a été la clé des progrès de la communication quantique et de la métrologie quantique. En effet, la métrologie de haute précision a été rendue possible grâce à l'exploitation de la structure en peigne à large fréquence que créent les trains d'impulsions lumineuses ultrarapides.

    QCUMBER a été créé pour étudier plus avant les opportunités qui pourraient exister dans la relation entre les propriétés quantiques de la lumière à des échelles de temps extrêmes et sur des spectres extrêmement larges. L'exploitation de la structure des impulsions quantiques ultrarapides permettra des mesures temps-fréquence toujours plus précises et introduira une innovation pour le traitement de l'information quantique évolutif.

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