Les chercheurs développent un nouveau « laser quantique » de qualité militaire, capable de traverser le brouillard et de fonctionner sur de longues distances.
L’Agence américaine pour les projets de recherche avancée de défense (DARPA) a accordé une subvention d’un million de dollars aux scientifiques qui construisent un prototype de “laser dimère photonique quantique” qui utilise l’intrication quantique pour “coller” les particules de lumière ensemble et générer un faisceau laser hautement concentré.
Les lasers jouent un rôle crucial dans les opérations militaires et sont utilisés dans tous les domaines, depuis les communications par satellite et la technologie de ciblage jusqu’aux systèmes de cartographie et de suivi comme le lidar (détection et télémétrie de la lumière).
Les lasers conventionnels fonctionnent en stimulant les électrons des atomes pour qu’ils oscillent à l’unisson. Lorsque ces électrons passent d’un état de haute énergie à un état de basse énergie, ils libèrent une forme de lumière appelée « lumière cohérente » – une lumière de longueur d’onde et de phase uniformes. Lorsque cette lumière est réfléchie entre les miroirs à l’intérieur du dispositif laser, elle est affinée en un faisceau laser concentré.
Mais en utilisant des photons intriqués, le laser dimère photonique quantique peut maintenir précision et force sur de plus grandes distances et dans des conditions défavorables, ont déclaré les scientifiques dans une déclaration. Les lasers quantiques pourraient donc offrir de meilleures performances pour les applications militaires comme la surveillance et les communications sécurisées dans des environnements difficiles.
“Les photons codent des informations lorsqu’ils voyagent, mais leur voyage dans l’atmosphère leur est très préjudiciable”, chef du projet Jung Tsung Shen, professeur agrégé d’ingénierie électrique et des systèmes à l’Université Washington de St. Louis. “Lorsque deux photons sont liés ensemble, ils subissent toujours les effets de l’atmosphère, mais ils peuvent se protéger mutuellement afin que certaines informations de phase puissent toujours être préservées.”
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Le laser dimère photonique bicolore fonctionne en liant des paires de photons – des particules fondamentales qui représentent les plus petits éléments constitutifs du rayonnement électromagnétique – via un processus appelé intrication quantique.
L’intrication quantique est un phénomène étrange et complexe dans le domaine de la mécanique quantique qui se produit lorsque deux ou plusieurs particules s’interconnectent de telle manière qu’une particule influence instantanément l’état de l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare.
Lorsque deux photons sont liés entre eux par intrication quantique, ils créent ce que l’on appelle des dimères photoniques, ont expliqué les chercheurs. Ces paires de photons sont plus faciles à manipuler car elles agissent comme une seule entité, toute modification appliquée à un photon affectant directement l’autre.
Cette liaison de particules lumineuses augmente l’énergie et la stabilité du laser, ce qui le rend plus performant sur de longues distances et dans des conditions défavorables telles que des températures extrêmes et du brouillard.
Précédent travail par Shen et son équipe, publié en décembre 2020, a exploré comment la technologie laser photonique-dimère quantique pourrait être utilisée pour améliorer l’imagerie cérébrale profonde. Dans cette étude, ils ont utilisé des dimères photoniques pour cartographier des structures neuronales complexes.
La technologie peut également jouer un rôle dans l’informatique quantique et les télécommunications, ont indiqué les chercheurs, conduisant éventuellement à des moyens de transmission de données plus rapides et plus sécurisés.
“Nous essayons d’exploiter la propriété de l’intrication pour faire quelque chose d’innovant. L’intrication peut faire beaucoup de choses dont nous ne pouvons que rêver – ce n’est que la pointe de l’iceberg”, a déclaré Shen.
2024-06-12 14:15:19
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