Un photodétecteur convertit la lumière en un signal électrique, provoquant la perte de la lumière. Des chercheurs dirigés par Tracy Northup à l'Université d'Innsbruck ont ​​maintenant construit un capteur quantique capable de mesurer les particules lumineuses de manière non destructive. Il peut être utilisé pour approfondir l'étude des propriétés quantiques de la lumière.

La physicienne Tracy Northup étudie actuellement le développement de l'Internet quantique à l'Université d'Innsbruck. Le citoyen américain construit des interfaces avec lesquelles l'information quantique peut être transférée de la matière à la lumière et vice versa. Sur de telles interfaces, il est prévu que les ordinateurs quantiques du monde entier pourront à l'avenir communiquer entre eux via des lignes à fibre optique. Dans leurs recherches, Northup et son équipe du Département de physique expérimentale ont maintenant démontré une méthode avec laquelle la lumière visible peut être mesurée de manière non destructive. Le développement suit le travail de Serge Haroche, qui a caractérisé les propriétés quantiques des champs micro-ondes à l'aide d'atomes neutres dans les années 1990 et a reçu le prix Nobel de physique en 2012.

Dans les travaux dirigés par le postdoctorant Moonjoo Lee et Ph.D. étudiant Konstantin Friebe, les chercheurs placent un atome de calcium ionisé entre deux miroirs creux à travers lesquels la lumière laser visible est guidée. "L'ion n'a qu'une faible influence sur la lumière, " explique Tracy Northup. " Les mesures quantiques de l'ion nous permettent de faire des prédictions statistiques sur le nombre de particules lumineuses dans la chambre. " Les physiciens ont été soutenus dans leur interprétation des résultats de mesure par le groupe de recherche dirigé par Helmut Ritsch, un opticien quantique d'Innsbruck du Département de physique théorique. "On peut parler dans ce contexte de capteur quantique de particules lumineuses", résume Northup, qui est titulaire d'une chaire Ingeborg Hochmair à l'Université d'Innsbruck depuis 2017. Une application de la nouvelle méthode consisterait à générer des champs lumineux sur mesure en réinjectant les résultats de mesure dans le système via une boucle de rétroaction, établissant ainsi les états souhaités.

Dans le travail actuel de Lettres d'examen physique , les chercheurs se sont limités aux états classiques. À l'avenir, cette méthode pourrait également être utilisée pour mesurer les états quantiques de la lumière. Le travail a été soutenu financièrement par le Fonds autrichien pour la science FWF et l'Union européenne, entre autres.