L'identification des sources lumineuses joue un rôle important dans le développement de nombreuses technologies photoniques, comme le lidar, télédétection, et microscopie. Traditionnellement, identifier des sources lumineuses aussi diverses que la lumière du soleil, rayonnement laser, ou la fluorescence des molécules a nécessité des millions de mesures, en particulier dans les environnements à faible luminosité, ce qui limite la mise en œuvre réaliste des technologies photoniques quantiques.

Dans Examens de physique appliquée , les chercheurs ont démontré une technologie quantique intelligente qui permet de réduire considérablement le nombre de mesures nécessaires pour identifier les sources lumineuses.

"Nous avons entraîné un neurone artificiel avec les fluctuations statistiques qui caractérisent la lumière cohérente et thermique, " dit Omar Magana-Loaiza, un auteur de l'article.

Après que les chercheurs aient entraîné le neurone artificiel avec des sources lumineuses, le neurone pourrait identifier les caractéristiques sous-jacentes associées à des types de lumière spécifiques.

"Un seul neurone suffit pour réduire considérablement le nombre de mesures nécessaires pour identifier une source lumineuse de millions à moins de cent, " dit Chenglong You, un collègue chercheur et co-auteur de l'article.

Avec moins de mesures, les chercheurs peuvent identifier les sources lumineuses beaucoup plus rapidement, et dans certaines applications, comme la microscopie, ils peuvent limiter les dommages causés par la lumière car ils n'ont pas à éclairer l'échantillon presque autant de fois lors de la prise de mesures.

"Si vous faisiez une expérience d'imagerie avec des complexes moléculaires fluorescents délicats, par exemple, vous pouvez réduire le temps d'exposition de l'échantillon à la lumière et minimiser les dommages photo, " a déclaré Roberto de J. León-Montiel, un autre co-auteur.

La cryptographie est une autre application où ces découvertes pourraient s'avérer précieuses. Généralement pour générer une clé pour crypter un e-mail ou un message, les chercheurs doivent prendre des millions de mesures. "Nous pourrions accélérer la génération de clés quantiques pour le cryptage en utilisant un neurone similaire, " dit Magana-Loaiza.

Comme la lumière laser joue un rôle important dans la télédétection, ce travail pourrait également permettre le développement d'une nouvelle famille de systèmes lidar intelligents capables d'identifier les informations interceptées ou modifiées réfléchies par un objet distant. Le lidar est une méthode de télédétection qui mesure la distance à une cible en éclairant la cible avec une lumière laser et en mesurant la lumière réfléchie avec un capteur.

« La probabilité de brouiller un système lidar quantique intelligent sera considérablement réduite grâce à notre technologie, " dit-il. De plus, la possibilité de discriminer les photons lidar de la lumière environnementale telle que la lumière solaire aura des implications importantes pour la télédétection à des niveaux de faible luminosité.