Afin d'exploiter technologiquement les propriétés de la physique quantique, les objets quantiques et leur interaction doivent être contrôlés avec précision. Dans de nombreux cas, cela se fait à l'aide de la lumière. Des chercheurs de l'Université d'Innsbruck et de l'Institut d'optique quantique et d'information quantique (IQOQI) de l'Académie autrichienne des sciences ont maintenant développé une méthode pour adresser individuellement les émetteurs quantiques à l'aide d'impulsions lumineuses personnalisées. "Non seulement il est important de contrôler individuellement et de lire l'état des émetteurs, " dit Oriol Romero-Isart, "mais aussi de le faire en laissant le système aussi calme que possible." Avec Juan Jose Garcia-Ripoll (chercheur invité IQOQI) de l'Instituto de Fisica Fundamental de Madrid, Le groupe de recherche de Romero-Isart a maintenant étudié comment des impulsions spécialement conçues peuvent être utilisées pour focaliser la lumière sur un seul émetteur quantique.

Impulsion lumineuse auto-comprimée

"Notre proposition est basée sur des impulsions lumineuses chirpées, " explique Silvia Casulleras, premier auteur de l'article de recherche. "La fréquence de ces impulsions lumineuses dépend du temps." Donc, semblable au chant des oiseaux, la fréquence du signal change avec le temps. Dans les structures possédant certaines propriétés électromagnétiques, telles que les guides d'ondes, les fréquences se propagent à des vitesses différentes. "Si vous réglez correctement les conditions initiales de l'impulsion lumineuse, le pouls se comprime à une certaine distance, " explique Patrick Maurer de l'équipe d'Innsbruck. " Une autre partie importante de notre travail a été de montrer que l'impulsion permet de contrôler des émetteurs quantiques individuels. " Cette approche peut être utilisée comme une sorte de télécommande pour adresser, par exemple, bits quantiques supraconducteurs individuels dans un guide d'ondes ou des atomes à proximité d'un cristal photonique.

Large gamme d'applications

Dans leur travail, maintenant publié dans Lettres d'examen physique , les scientifiques montrent que cette méthode fonctionne non seulement avec des impulsions lumineuses ou électromagnétiques, mais aussi avec d'autres ondes telles que les oscillations de réseau (phonons) ou les excitations magnétiques (magnons). Le groupe de recherche dirigé par le physicien expérimental d'Innsbruck Gerhard Kirchmair, souhaite mettre en œuvre le concept de qubits supraconducteurs en laboratoire en étroite collaboration avec l'équipe de théoriciens.