Les photons multicolores qui pourraient changer la science de l'information quantique
En haut :États de photons enchevêtrés de couleurs de grande dimension provenant d'une puce photonique, manipulés et transmis via des systèmes de télécommunications. A gauche :Puce photonique incluant une microgravité non linéaire, utilisé pour générer des paires de photons enchevêtrés de couleur. A droite :puce photonique connectée à la fibre optique, permettant la manipulation de l'état quantique avec des composants de télécommunications standard. Crédit :Michael Kues (image du haut) et Université INRS
Avec des entreprises de premier plan qui investissent désormais dans des infrastructures très coûteuses et complexes pour libérer la puissance des technologies quantiques, Des chercheurs de l'INRS ont réalisé une percée dans un système photonique léger créé à l'aide de dispositifs sur puce et de composants de télécommunications prêts à l'emploi. Dans leur article publié en La nature , l'équipe démontre que les photons peuvent devenir une ressource quantique accessible et puissante lorsqu'ils sont générés sous la forme de quDits enchevêtrés de couleurs.
Le système utilise une petite puce photonique économique fabriquée selon des procédés similaires à ceux utilisés pour l'électronique intégrée. Avec un résonateur micro-anneau sur puce excité par un laser, les photons sont émis par paires qui partagent un état quantique complexe. Les photons sont construits dans un état comportant plusieurs composantes fréquentielles superposées :Les photons ont plusieurs couleurs simultanément, et les couleurs de chaque photon d'une paire sont liées (intriquées), quelle que soit leur distance de séparation.
Avec chaque fréquence - ou couleur - représentant une dimension, les photons sont générés sur puce sous forme d'état quantique de grande dimension (quDit). Jusqu'ici, la science de l'information quantique s'est largement concentrée sur l'exploitation des qubits, basé sur des systèmes à deux dimensions où deux états sont superposés (par exemple, 0 ET 1 en même temps, contrairement aux bits classiques, qui sont 0 OU 1 à tout moment). Travailler dans le domaine fréquentiel permet la superposition de beaucoup plus d'états (par exemple, un photon de grande dimension peut être rouge ET jaune ET vert ET bleu, bien que les photons utilisés ici soient infrarouges pour la compatibilité des télécommunications), augmenter la quantité d'informations dans un seul photon.
