Deux fabriques de photons jouent à l'unisson ✎ express
Deux musiciens dans des pièces différentes jouent la même note. Le son doit être si identique que l'auditeur ne puisse pas dire qui joue. Dans le monde quantique, ce rôle est tenu par les sources de photons uniques — des particules de lumière qui doivent être indiscernables les unes des autres. Sans cela, impossible de construire un ordinateur quantique ou un réseau de communication sécurisé.
Les boîtes quantiques — de minuscules cristaux semi-conducteurs capables d'émettre exactement un photon sur commande. Placées dans une cavité optique (une petite cavité miroir qui amplifie la lumière), elles fonctionnent avec une efficacité record. Mais deux boîtes issues de dispositifs différents diffèrent généralement un peu : la longueur d'onde de la lumière, le rythme d'émission, le tremblement dû au bruit thermique. Même une infime différence rend les photons discernables — et l'effet quantique disparaît.
Les auteurs de la nouvelle étude ont fabriqué sur un même substrat de nombreuses cavités avec des boîtes quantiques, obtenant un bruit spectral ultra-faible et une faible dispersion des longueurs d'onde. Ils ont ensuite utilisé deux mécanismes de réglage fin pour faire coïncider parfaitement les spectres de deux sources éloignées. Résultat : les photons de deux sources différentes sont devenus indiscernables à 88 ± 1 % — c'est la limite supérieure imposée par l'imperfection intrinsèque de chaque source individuellement.
Ce résultat est une étape importante pour la mise à l'échelle des technologies quantiques photoniques. On peut désormais combiner de nombreuses sources indépendantes dans un réseau quantique unique sans perdre l'identité des particules. Les musiciens de pièces différentes jouent enfin à l'unisson.
Une boîte quantique est si petite que des millions de telles sources pourraient tenir sur la pointe d'une aiguille, mais chacune émet strictement un photon à la fois — comme un distributeur qui délivre une bille à la fois.
Dans la série « Dark », l'intrication quantique relie des événements à différentes époques — de telles sources de photons indiscernables pourraient constituer la base d'une véritable communication quantique entre des nœuds éloignés.