Dans un circuit supraconducteur refroidi à une température inférieure à 10 millikelvins, un oscillateur mécanique vibre à une fréquence de 5,33 mégahertz. Habituellement, dans de tels systèmes, la mécanique vit plus longtemps que la lumière, mais ici les rôles sont inversés : l'oscillateur s'amortit plus vite que les photons dans le résonateur. Ce régime dissipatif inversé transforme le mode mécanique en un chef d'orchestre froid qui fait chanter au vide des notes non classiques.
Lorsque la fréquence du laser est modulée lentement, les fluctuations quantiques du vide sont amplifiées paramétriquement. Des paires de photons micro-ondes naissent : c'est l'effet Casimir dynamique. La non-linéarité de Kerr, qui apparaît après élimination adiabatique de la mécanique, limite leur nombre et provoque des oscillations dans le temps. Avec une non-linéarité faible, les photons se multiplient de manière exponentielle ; avec une non-linéarité forte, ils pulsent.
Dans un certain régime, les photons présentent une statistique sous-poissonnienne (paramètre de Mandel jusqu'à −0,5) et simultanément une négativité de la fonction de Wigner. La compression des quadratures atteint 4,3 dB dans le modèle complet et 5 dB dans l'approximation de couplage faible. Le taux de génération de photons varie de 10 MHz à 1,23 GHz. Une telle combinaison de signatures non classiques dans un même schéma est inaccessible dans les systèmes optomécaniques standards.
Jusqu'à présent, le régime dissipatif inversé était utilisé pour le refroidissement, l'amplification et l'intrication, mais pas pour la génération d'états non classiques de la lumière. La nouvelle étude montre qu'une modulation lente de la fréquence du laser transforme ce régime en une source de photons présentant deux signatures non classiques à la fois. La non-linéarité de Kerr induite est réglable, elle est déterminée par l'oscillateur mécanique et non par un matériau fixe. Cela ouvre la voie à des sources compactes de rayonnement micro-onde non classique pour le calcul quantique, la captation quantique et la communication quantique.
L'oscillateur mécanique de ce schéma vibre à une fréquence de 5,33 MHz, soit environ 100 fois plus bas que la fréquence de la radio FM, mais il est refroidi à une température inférieure à 10 mK, ce qui est 30 fois plus froid que le rayonnement fossile.
Dans la série « The Expanse », le vide n'est pas vide, il grouille de particules virtuelles que l'on peut extraire grâce à des technologies avancées. L'effet Casimir dynamique est un pas dans cette direction : il transforme les fluctuations quantiques en photons réels.