Un faisceau laser ressemble à une corde tendue : même dans le silence le plus total, elle tremble imperceptiblement. Ce tremblement, c'est le bruit quantique, et il gêne les mesures de très haute précision. Les physiciens cherchent depuis longtemps à calmer cette corde, et l'une des méthodes est la « compression » de la lumière : réduire le tremblement dans une direction tout en le laissant augmenter dans une autre.

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé un cristal de niobate de lithium — un matériau capable de transformer la lumière — et y ont fait passer un faisceau laser. Le cristal a compressé la lumière de 12,1 décibels, soit une réduction du bruit quantique de près de 16 fois. C'est un record pour ce type de dispositif. Jusqu'ici, le problème était que le faisceau compressé ne correspondait pas exactement à la forme du faisceau de référence auquel on le compare, et une partie de la lumière était perdue.

Pour remédier à cela, les scientifiques ont placé sur le trajet du faisceau de référence un modulateur spatial de lumière — un dispositif capable de modifier la forme du faisceau, comme l'argile se déforme sous les mains. Le modulateur était piloté par un algorithme d'apprentissage automatique : il choisissait lui-même la forme optimale pour maximiser la compression. L'algorithme utilisait une double réflexion pour disposer de plus de possibilités d'ajustement.

Au final, le faisceau et le signal de référence se sont presque parfaitement superposés, et les pertes de lumière ont diminué. Désormais, la lumière compressée peut être utilisée dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles, où chaque photon compte. Elle pourrait aussi servir dans les ordinateurs quantiques et les systèmes de communication, où le bruit est l'ennemi principal.