Attraper un seul photon est une tâche incroyablement difficile en raison de sa taille et de son énergie extrêmement petites. C'est comme essayer d'attraper un seul grain de sable dans un vaste désert. Cependant, il est possible de détecter et d’étudier des photons individuels à l’aide d’instruments et de techniques spécialisés.

Pour réussir à capturer un photon, plusieurs étapes doivent être suivies :

1.Réduire le bruit de fond :

Les photons étant des signaux très faibles, il est essentiel de minimiser le bruit de fond et les interférences. Ceci peut être réalisé en refroidissant l'installation expérimentale à des températures très basses, en la protégeant des sources de lumière externes et en utilisant des détecteurs spécialisés à haute sensibilité.

2.Utilisez des photomultiplicateurs ou des photodiodes à avalanche (APD) :

Ces appareils sont extrêmement sensibles à la lumière et peuvent détecter des photons uniques. Lorsqu'un photon frappe le photomultiplicateur ou APD, il déclenche une cascade d'événements électroniques, amplifiant le signal à des niveaux détectables.

3.Employer des techniques résolues dans le temps :

Puisque les photons se déplacent à la vitesse de la lumière, leur détection peut être chronométrée avec précision. Les chercheurs utilisent une électronique de synchronisation haute résolution pour enregistrer le moment exact où un photon est détecté. Ces informations temporelles peuvent être utilisées pour différencier les photons individuels des autres sources de bruit.

4.Diodes à avalanche à photon unique (SPAD) :

Les SPAD sont des dispositifs à semi-conducteurs spécialement conçus pour détecter des photons uniques. Ils fonctionnent sur le principe de la multiplication par avalanche, où un seul photon peut déclencher une avalanche auto-entretenue de porteurs de charge, produisant ainsi un signal électrique détectable.

5.Techniques de comptage de photons :

Dans de nombreuses expériences, il ne s'agit pas seulement de capturer un seul photon, mais de compter le nombre de photons arrivant sur un détecteur dans un intervalle de temps spécifique. L'électronique de comptage de photons peut mesurer avec précision les heures d'arrivée et compter les photons individuels.

Il convient de noter que même si nous pouvons détecter et étudier des photons individuels, les « attraper » au sens physique n'est pas possible en raison de leur nature quantique. Ils sont plus précisément décrits comme interagissant avec les détecteurs et étant absorbés par ceux-ci.

Quant à faire taire le soleil, il n'est ni réalisable ni nécessaire de faire taire tout le soleil pour capter un photon. Cependant, la réduction de la lumière de fond et du bruit provenant d’autres sources est cruciale pour réussir les expériences de détection d’un photon unique.