Les chercheurs de l'Institut national d'optique (Ino-Cnr) sont parvenus à augmenter l'intensité d'impulsions lumineuses extrêmement faibles sans introduire aucun bruit additionnel. Ce système "Hi-Fi quantique", basé sur la manipulation ultra-précise de la lumière (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 micron (380 nm à 780 nm ; le symbole nm désigne le nanomètre). La lumière est intimement liée à la notion de couleur. C'est...) à l'échelle du photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette...), a battu tous les records en termes de réduction des perturbations.
L'équipe à l'origine de ce succès est composée de chercheurs de l'Ino-Cnr de Florence et de l'Université tchèque d'Olomouc et leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature Photonics. Le grand progrès qu'apporte leur travail, est l'amplification du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour communiquer entre eux à distance. Le signal électrique est une des formes les plus récentes de signal. Un signal dans...) sans amplifier le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) original et sans ajouter aucun autre bruit. Le prototype semble "violer" les lois de la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à celle de physique classique, celle-ci échouant dans sa description du monde...), en s'approchant de la réalisation d'un ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états quantiques. De petits ordinateurs quantiques ont déjà été...).
"Disposer d'un 'amplificateur parfait' permettrait de réaliser des communications quantiques sûres à grande échelle, proches du 'rêve' d'un ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états quantiques. De petits ordinateurs quantiques ont déjà été...)", explique Marco Bellini de l'Ino-Cnr qui a expérimenté le prototype en collaboration avec son collègue de l'Institut Alessandro Zavatta et avec Jaromir Fiurasek de l'Université tchèque d'Olomouc. "Notre amplificateur (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) semble violer les lois de la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à celle de physique classique, celle-ci échouant dans sa description du monde...) [...]. Le résultat est basé sur des techniques que nous avons mises au point (Graphie), d'addition et de soustraction (La soustraction est l'une des opérations basiques de l'arithmétique. La soustraction combine deux ou plusieurs grandeurs du même type, appelées opérandes, pour donner un seul nombre, appelé la différence.) contrôlée de simples photons, les particules fondamentales et indivisibles dont est composée la lumière (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 micron (380 nm à 780 nm ; le symbole nm désigne le nanomètre). La lumière est intimement liée à la notion de couleur. C'est...)." L'exceptionnalité de la découverte est compréhensible à l'échelle de la vie de tous les jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée dépendent de l'époque de l'année et de la latitude. Le jour peut durer 6 mois aux pôles terrestres…). "Si on augmente le volume (En physique, le volume d'un objet mesure « l'extension dans l'espace » qu'il possède dans les trois directions en même temps, de même que l'aire d'une figure dans le plan mesure « l'extension » qu'elle possède dans les deux directions en même temps.) d'une transmission brouillée, on amplifie aussi le bruit, et le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour communiquer entre eux à distance. Le signal électrique est une des formes les plus récentes de signal. Un signal dans...) reste donc de la même qualité", rappelle le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...). "Même si normalement nous ne nous en rendons pas compte, à chaque fois que nous amplifions un signal, nous rajoutons aussi inévitablement un léger bruit additionnel, diminuant ainsi la qualité du signal. [...]"
Nous ne nous en rendons pas compte tellement ce bruit ajouté est faible par rapport à l'amplitude du signal, mais les choses changent lorsque les signaux à amplifier sont extrêmement faibles et les perturbations causées par l'amplification les rendent pratiquement inutilisables. "C'est par exemple le cas des schémas de communication intrinsèquement fiables basés sur la 'cryptographie quantique' ", poursuit Bellini, "dans une telle situation, l'effet est très utile puisqu'à chaque tentative d'interception et de copie du message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux d’information transmis dans la communication d’un message par un canal de communication, notamment en présence de parasites appelés bruits : en communication, un message est un ensemble de signes. Il implique donc un codage par...), un bruit additionnel est produit de telle sorte que la tentative soit immédiatement découverte. Dans de nombreux autres cas, l'impossibilité d'amplifier fidèlement un signal constitue une grande limitation, par exemple sur la distance du signal avant que l'atténuation le rende trop faible."
Cette recherche permettra notamment d'effectuer de nouveaux types de mesures ultra-sensibles, de réaliser des répétiteurs quantiques pour reconstruire les impulsions les plus faibles des réseaux de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique,interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications,...) et d'amplifier le fameux "entanglement", la forme particulière de corrélation entre particules distantes qu'Einstein ne réussissait pas à admettre mais qui est pourtant à la base des concepts les plus avancés d'ordinateurs quantiques.
Source: BE Italie numéro 88 (11/01/2011) - Ambassade de France en Italie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /65544.htm