L'intrication quantique pour augmenter la quantité d'informations transportées par les photons
L'usage des propriétés quantiques des photons, comme l'énergie et le spin, est très intéressante pour réaliser des réseaux quantiques optiques, car les photons sont insensibles aux perturbations venant de leur environnement. En outre, on sait les manipuler et les détecter de manière très efficace. De plus et bien qu'il soit difficile d'obtenir de fortes interactions au niveau d'un seul photon, ceci est possible pour des sources de nombreux photons. Les scientifiques du projet QOCO (Quantum optical control), financé par l'UE, ont créé des réseaux quantiques optiques avec un oscillateur paramétrique optique, piloté par des trains d'impulsions femtosecondes. Les trains à 76 MHz de 140 impulsions femtosecondes ont été générés par un oscillateur au titane-saphir fonctionnant en mode verrouillé. La deuxième harmonique (~ 280 femtosecondes) a servi pour pomper de manière synchrone l'oscillateur paramétrique optique. Les trains d'impulsions contenaient jusqu'à 10 000 modes de fréquence. L'injection simultanée de tous ces modes a engendré un réseau intriqué de corrélations de fréquence. Pour accéder à ces états, les scientifiques ont utilisé un oscillateur paramétrique optique. Les chercheurs ont sélectionné l'oscillateur paramétrique optique pour qu'il ait une plage de fréquences libre (sa finesse) correspondant au taux de répétition du train d'impulsions. Et pour caractériser pleinement l'intrication spectrale de ce peigne de fréquences, ils ont utilisé une mise en forme par impulsions ultra rapides. Les chercheurs ont constaté que chaque combinaison possible de bandes spectrales était intriquée. Cette intrication sur plusieurs fréquences (des couleurs) élargit au domaine quantique le concept classique du multiplexage par division de fréquence, augmentant la capacité du canal quantique. L'absence de toute forme partiellement séparable signifie que l'oscillateur paramétrique optique est une source compacte et pratique d'états quantiques intriqués. Le réseau de canaux quantiques présents dans la structure du large peigne de fréquences peut avoir de nombreuses applications en métrologie quantique ainsi qu'en informatique quantique.
Mots‑clés
Intrication quantique, photons, réseaux quantiques optiques, trains d'impulsions femtosecondes, métrologie quantique