ST. LOUIS – Le brouillard, les températures extrêmes et les grandes distances peuvent considérablement entraver la surveillance et les communications militaires. Aujourd’hui, les chercheurs se tournent vers le domaine énigmatique de la mécanique quantique pour trouver des solutions. Jung-Tsung Shen, professeur agrégé à l’Université Washington de Saint-Louis, est à l’avant-garde de cette entreprise révolutionnaire, développant un prototype de laser dimère photonique quantique qui pourrait potentiellement révolutionner la façon dont nous transmettons et recevons des informations.
Imaginez un champ de bataille brumeux où la visibilité est réduite à quelques pieds. Les lasers conventionnels ont du mal à pénétrer la brume dense, laissant les soldats et leur équipement vulnérables. Cependant, le laser dimère photonique quantique de Shen, financé par une subvention d’un million de dollars de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), pourrait changer la donne. En exploitant la puissance de l’intrication quantique, cette technologie innovante lie ensemble deux particules de lumière (photons) de couleurs différentes, créant ainsi un faisceau de lumière concentré capable de naviguer dans des conditions atmosphériques difficiles.
Pour mieux comprendre l’importance de cette avancée, plongeons-nous dans le monde de la mécanique quantique. Les photons sont notoirement difficiles à manipuler en raison de leur manque de charge et de leur mouvement rapide. Cependant, le laboratoire de Shen a découvert qu’en « collant » deux photons ensemble à l’aide de la mécanique quantique, ils pouvaient créer un dimère photonique qui se comporte comme un seul photon bleu. Cet intrication entre les deux photons au sein du dimère ouvre un monde de possibilités en matière de communication et d’imagerie.
Jung-Tsung Shen développe un prototype de laser dimère photonique quantique grâce à une subvention d’un million de dollars sur deux ans de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) du ministère américain de la Défense. Grâce à ce financement, Shen mettra en œuvre la technologie de laser dimère photonique bicolore de son laboratoire, dans laquelle des paires de particules lumineuses soigneusement contrôlées, ou dimères photoniques, sont utilisées pour générer un faisceau de lumière puissant et concentré, ou laser. (Crédit image : Jung-Tsung Shen utilisant DALL.E et Affinity Designer)
Pensez-y comme à une langue secrète entre deux amis. Même si leur conversation est interceptée par d’autres, le sens reste obscur. De même, lorsque deux photons sont intriqués, ils peuvent se protéger mutuellement des effets néfastes de l’atmosphère, préservant ainsi des informations de phase cruciales qui autrement seraient perdues. Cette propriété d’intrication quantique permet aux dimères bicolores d’être adaptés à des conditions atmosphériques spécifiques, telles que le brouillard, ce qui les rend hautement adaptables.
“L’intrication quantique est une corrélation entre les photons”, explique Shen dans un article. communiqué de presse. « Nous essayons d’exploiter la propriété de l’intrication pour créer quelque chose d’innovant. L’enchevêtrement peut faire beaucoup de choses dont nous ne pouvons que rêver – ce n’est que la pointe de l’iceberg. »
Les applications potentielles des lasers photoniques dimères quantiques s’étendent bien au-delà de la surveillance et des communications militaires. Les recherches précédentes de Shen, financées par l’Initiative Chan Zuckerberg, ont exploré l’utilisation de cette technologie pour l’imagerie cérébrale profonde. En implantant des molécules fluorescentes dans le cerveau et en les excitant avec des photons, les chercheurs peuvent recueillir des informations précieuses sur la structure du cerveau. Cette technique d’imagerie non invasive pourrait révolutionner notre compréhension du cerveau et ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour les troubles neurologiques.
Alors que Shen et son équipe, y compris l’étudiant diplômé Qihang Liu et des collaborateurs de l’Institute for Quantum Science & Engineering de l’Université Texas A&M, continuent de repousser les limites de la technologie quantique, ils visent à créer différents états de dimères bicolores à un rythme sans précédent d’un millions de paires par seconde. Cette réalisation pourrait avoir des implications considérables pour les télécommunications, l’informatique quantique et au-delà.
“La particularité de ce projet est sa double focalisation sur la génération de ces nouveaux états photoniques quantiques fortement corrélés et sur le développement du cadre théorique et des algorithmes avancés pour leur détection efficace, révolutionnant potentiellement l’imagerie et la communication quantiques”, explique Shen.
Le développement des lasers photoniques dimères quantiques offre un aperçu d’un avenir où la communication et l’imagerie ne seront pas limitées par les contraintes du monde physique. Grâce à Shen, le vaste iceberg de la mécanique quantique recèle un potentiel incalculable, et le voyage pour découvrir ses secrets ne fait que commencer.
Le rédacteur en chef de StudyFinds, Steve Fink, a contribué à ce rapport.
2024-05-19 17:10:32
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