Lumière sous contrôle : des photons unidirectionnels sans aimants express
La lumière aime la symétrie : dans un canal ouvert, elle circule aussi bien dans un sens que dans l'autre. Pour la diriger dans une seule direction, les physiciens utilisent souvent des aimants. La nouvelle approche s'en passe, en utilisant la rotation — une vitesse de platine vinyle suffit — et l'interférence de deux atomes. La rotation modifie la « hauteur » de la lumière selon les directions, comme le ton d'une sirène dépend du fait que la voiture s'approche ou s'éloigne. Ce décalage de fréquence est infime pour les photons, mais les atomes placés près du résonateur optique en rotation (une boucle de lumière) agissent comme des amplificateurs. L'interférence quantique transforme cette différence microscopique en un contraste marqué : d'un côté, des photons uniques sortent, de l'autre, ils se bousculent en files. La différence atteint 65 décibels — un murmure contre le rugissement d'un avion. Cette astuce, prédite par Leonard Mandel et Roy Glauber, a été réalisée dans les expériences du prix Nobel Serge Haroche, ouvrant la voie à des sources de lumière quantiques unidirectionnelles.
L'effet Fizeau, clé de la méthode, a permis en 1851 de mesurer la vitesse de la lumière dans l'eau en mouvement — une étape importante vers la théorie de la relativité.
Les miroirs unidirectionnels et les champs de force qui ne laissent passer la lumière que dans un sens sont un élément courant de la science-fiction. Ces nouveaux travaux font de cette exotique une réalité de laboratoire.