(Phys.org) - Les physiciens ont démontré que deux concepts développés indépendamment - la cohérence quantique et la non-classicité de la lumière - proviennent tous deux des mêmes ressources sous-jacentes. La capacité d'expliquer des phénomènes apparemment distincts dans un cadre unique a longtemps été une aspiration épanouissante en physique, et ici, il peut également avoir des applications potentielles pour les technologies de l'information quantique.

Les physiciens, Kok Chuan Tan, Tyler Volkoff, Hyukjoon Kwon, et Hyunseok Jeong, à l'Université nationale de Séoul, ont publié un article sur leur travail dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

"Les résultats unifient deux notions bien connues mais développées indépendamment en théorie de l'information quantique et en optique quantique :le concept de cohérence quantique qui a été récemment développé sur la base du cadre des théories quantiques des ressources, et la notion de non-classicité de la lumière établie depuis les années 1960 à partir de la théorie quantique de la lumière, " Jeong a dit Phys.org .

Comme Jeong l'a expliqué, une question importante en physique est de savoir comment tracer la ligne entre "quantique" et "classique" et comment quantifier le degré de "quantique". Dans leur nouveau travail, les physiciens ont développé une procédure qui quantifie la quantité de cohérence dans une superposition d'états cohérents. Ces informations indiquent essentiellement à quel point ces états sont "quantiques" par rapport à "classiques", ce qui est utile pour de nombreuses tâches d'information quantique.

En train de faire cela, les scientifiques ont découvert que la même ressource qui mesure la cohérence peut également être utilisée pour mesurer la non-classicité de la lumière. Cette constatation permet d'expliquer certaines observations antérieures, telle que la cohérence et la lumière non classique peuvent être converties en intrication quantique. Comme le montrent les nouveaux résultats, c'est parce que la lumière non classique peut être interprétée comme une forme de cohérence.

"Je pense qu'il est toujours intéressant d'appliquer de nouvelles idées à d'anciens concepts pour voir si nous pouvons obtenir des informations supplémentaires, " dit Tan. " Dans ce cas, la théorie des ressources de la cohérence est un outil relativement nouveau à la disposition de la communauté alors que la lumière non classique est, comparativement parlant, un concept beaucoup plus ancien d'un domaine d'études mature. En établissant un lien entre les deux concepts, notre espoir est de pouvoir créer une synergie, où les outils et les connaissances que nous tirons de la cohérence peuvent être utilisés pour mieux comprendre le fonctionnement interne de la lumière non classique et vice versa. Par exemple, notre travail suggère que le fait que la cohérence et la lumière non classique puissent toutes deux être converties en enchevêtrement n'est pas un simple accident."

Il a ajouté que l'unification de ces deux concepts pourrait ouvrir la porte à des découvertes inattendues à l'avenir.

"Ensuite, il y a cette idée d'unification, " dit-il. " La parcimonie est une vertu en ce qui concerne la physique, il y a donc un attrait inhérent à avoir un cadre unique plutôt que de traiter les choses séparément. On montre que c'est possible, mais pas forcément simple. Le fait qu'il existe un moyen de traiter la cohérence du système discret et la lumière non classique continue sur un pied d'égalité suggère également des méthodes pour étudier les effets non classiques qui découlent de l'intersection de ces deux régimes. Ce régime intermédiaire peut éventuellement conduire à des phénomènes quantiques nouveaux et intéressants."

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'approfondir l'étude du lien entre les deux phénomènes, dans l'espoir qu'il puisse déboucher sur des applications pratiques.

"Pour l'instant, nous n'en sommes encore qu'aux premiers stades d'essayer de tirer parti de ce parallélisme entre cohérence et lumière non classique, " a déclaré Tan. " Il existe des applications prometteuses de cohérence qui peuvent être transférées, avec quelques disputes bien sûr, à la variable continue, côté lumière quantique des choses et vice versa que nous examinons.

"Comme mentionné précédemment, nous nous intéressons également à l'étude du régime où la lumière non classique interagit avec des systèmes discrets, comme les spins ou les atomes. Il s'agit d'un élément clé des technologies de l'information et de la communication quantiques où la lumière interagissant avec la matière est courante, nous espérons donc que la non-classicité de ce régime pourra éventuellement être convertie pour accomplir une tâche utile. »

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