Un nombre croissant d’applications quantiques émergentes fonctionnent grâce aux technologies optiques. Essentiellement, les photons transportent des informations à la vitesse de la lumière et sur de longues distances, ce qui en fait de bons candidats pour des communications rapides et sécurisées et pour l'informatique quantique. Beaucoup de ces applications nécessitent des photons identiques (impossibles à distinguer). Lorsque les photons ne sont pas identiques, cela peut entraîner des erreurs dans les données et les technologies quantiques deviennent moins fiables.
Actuellement, les sources de photons quantiques sont régulièrement mises hors ligne pour être testées et ajustées à l'aide d'un interféromètre. Cela nécessite de comparer les photons plusieurs fois en utilisant différentes configurations, un processus qui prend du temps et nécessite un équipement relativement volumineux pouvant s'adapter aux différentes dispositions physiques.
L'analyse en temps réel de l'indiscernabilité des photons qui peut être effectuée dans un appareil pendant son fonctionnement pourrait améliorer la précision des technologies quantiques.
Des chercheurs du TMOS, le Centre d'excellence de l'ARC pour les systèmes méta-optiques transformateurs, ont conçu et démontré un nouveau dispositif qui utilise une métasurface ultra-mince pour effectuer toutes les mesures nécessaires en un seul passage. Le travail a été rapporté dans Optica .
Le co-auteur principal Jihua Zhang déclare :« Cet interféromètre multiport compatible métasurface peut déterminer si les propriétés d'une paire de photons sont identiques en un seul coup. Il ne nécessite pas de mesures multiples utilisant des retards de phase ou de temps, car la structure multiport permet à l'appareil de fonctionner. mesures simultanément. Cela permet une caractérisation précise et en temps réel. "
Un avantage essentiel est que cet interféromètre multiport est à élément unique, ce qui non seulement réduit la taille mais le rend également ultrastable par rapport aux interféromètres multiport précédents dans la configuration optique en espace libre.
L'utilisation de la méta-optique diminue encore la taille, le poids et la puissance du dispositif, ainsi que le coût de production. L’optique plate, comme on l’appelle maintenant la méta-optique, est essentielle à la miniaturisation des systèmes optiques, ce qui entraînera à son tour la miniaturisation des appareils que nous utilisons au quotidien. Il
Le co-auteur principal Jinyong Ma déclare :« Nous avons créé un réseau métasurface statique et diélectrique sans aucun élément reconfigurable. Le réseau a été conçu en utilisant une optimisation topologique multifactorielle, qui consiste essentiellement à ajuster le motif de surface afin qu'il interagisse avec la lumière d'une manière spécifique. . Après des simulations, une fabrication et un étalonnage ponctuel réussis, nous avons pu caractériser avec succès la similarité du mode spatial, de la polarisation et des spectres des photons."
L'enquêteur en chef Andrey Sukhorukov, qui dirige la recherche à l'Université nationale australienne, déclare :« Le succès de nos essais expérimentaux suggère que les travaux pourraient être développés davantage pour mesurer également l'impossibilité de distinguer d'autres propriétés des photons, telles que le moment cinétique orbital. soutiennent des éléments optiques ultracompacts et économes en énergie qui seraient particulièrement adaptés aux technologies photoniques quantiques portables et par satellite dans l'espace libre. "
