Le bruit aide à détecter plus vite les photons uniques ✛ ✦
Détecter une molécule unique dans le bruit lumineux, c'est comme repérer la flamme d'une bougie dans une pièce très éclairée. Si on superpose sa lumière à elle-même, les interférences révèlent la source. Ce principe de superposition des ondes a été adopté par les physiciens de l'optique quantique.
Dans l'expérience, une lumière faible est mélangée à un laser sur un miroir semi-transparent, et deux capteurs cherchent des pics simultanés. Un algorithme basé sur l'information quantique analyse les coïncidences et donne une réponse avec une précision de 95,4%. Le plus étrange : plus il y a de bruit et de défauts dans l'appareil, plus il trouve la cible rapidement. Pour les détecteurs ordinaires, le bruit est un ennemi ; ici, c'est un allié. L'effet utilise des corrélations semblables à l'intrication quantique.
La méthode accélère les mesures quantiques pour la photométrie et les ordinateurs quantiques, et permet d'observer des cellules vivantes sous une lumière faible sans les endommager. De manière inattendue, la décohérence quantique — d'habitude l'ennemie des technologies quantiques — joue ici en notre faveur. Les travaux de Roy Glauber sont à la base de cette avancée.
Bien que l'effet Hong-Ou-Mandel nécessite généralement deux photons indiscernables, ici il fonctionne avec un seul photon et un faisceau laser — l'idée avait été prédite dès 2012, mais ce n'est que maintenant qu'elle trouve une application pratique.
L'amplification du signal par superposition d'ondes rappelle la « vision quantique » des livres de Greg Egan : là-bas, les héros voient dans l'obscurité totale grâce à une lumière spéciale.