Une équipe internationale avec la participation du professeur Michael Kues du cluster d'excellence PhoenixD de l'Université Leibniz de Hanovre a développé une nouvelle méthode pour générer des photons intriqués quantiques dans une gamme spectrale de lumière qui était auparavant inaccessible. La découverte peut rendre le cryptage des communications par satellite beaucoup plus sûr à l'avenir.

Une équipe de recherche de 15 membres du Royaume-Uni, L'Allemagne et le Japon ont développé une nouvelle méthode pour générer et détecter des photons intriqués quantiques à une longueur d'onde de 2,1 micromètres. En pratique, Les photons intriqués sont utilisés dans des méthodes de cryptage telles que la distribution de clés quantiques pour sécuriser complètement les télécommunications entre deux partenaires contre les tentatives d'écoute. Les résultats de la recherche sont présentés au public pour la première fois dans le présent numéro de Avancées scientifiques .

Il a été considéré comme techniquement possible de mettre en œuvre des mécanismes de cryptage avec des photons intriqués dans la gamme proche infrarouge de 700 à 1550 nanomètres. Cependant, ces longueurs d'onde plus courtes ont des inconvénients, en particulier dans les communications par satellite. Ils sont perturbés par les gaz absorbant la lumière dans l'atmosphère ainsi que par le rayonnement de fond du soleil. Avec la technologie existante, le chiffrement de bout en bout des données transmises ne peut être garanti que la nuit, mais pas les jours ensoleillés et nuageux.

L'équipe internationale dirigée par le Dr Matteo Clerici de l'Université de Glasgow rapporte maintenant une découverte qui pourrait résoudre ce problème. Les paires de photons enchevêtrées à la longueur d'onde de 2 micromètres seraient nettement moins influencées par le rayonnement solaire de fond, selon le professeur Dr. Michael Kues. En outre, des fenêtres dites de transmission existent dans l'atmosphère terrestre, notamment pour des longueurs d'onde de deux micromètres, pendant laquelle les photons sont moins absorbés par les gaz atmosphériques, à son tour, permettant une communication plus efficace.

Pour leur expérience, les chercheurs ont utilisé un cristal non linéaire fait de niobate de lithium. Ils ont envoyé des impulsions lumineuses ultracourtes d'un laser dans le cristal et une interaction non linéaire a produit les paires de photons intriqués avec la nouvelle longueur d'onde de 2,1 micromètres.

Les résultats de la recherche publiés dans la revue Avancées scientifiques décrire les détails du système expérimental et la vérification des paires de photons intriqués :« La prochaine étape cruciale sera de miniaturiser ce système en le convertissant en dispositifs photoniques intégrés, le rendant approprié pour la production de masse et pour l'utilisation dans d'autres scénarios d'application, " dit Kues.