Traiter les photons en picosecondes


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  • La lumière est utilisée depuis longtemps pour transmettre des informations dans bon nombre de nos appareils électroniques quotidiens. Parce que la lumière est constituée de particules quantiques appelées photons, elle jouera également un rôle important dans le traitement de l’information dans la prochaine génération de dispositifs quantiques. Mais d’abord, les chercheurs doivent prendre le contrôle des photons individuels. Écrire dans OptiqueColumbia Engineers propose d’utiliser une lentille temporelle.

    « Tout comme une loupe ordinaire peut zoomer sur certains phénomènes spatiaux que vous ne pourriez pas voir autrement, une lentille temporelle vous permet de résoudre des détails à une échelle temporelle », a déclaré Chaitali Joshi, le premier auteur du travail et ancien PhD. étudiant dans le laboratoire d’Alexander Gaeta. Un laser est un faisceau focalisé de beaucoup, beaucoup, de nombreux des photons oscillant dans l’espace à une fréquence particulière ; la lentille temporelle de l’équipe leur permet de sélectionner des particules de lumière individuelles plus rapidement que jamais auparavant.

    Le montage expérimental consiste en deux faisceaux laser qui se « mélangent » avec un photon signal pour créer un autre paquet de lumière à une fréquence différente. Avec leur lentille temporelle, Joshi et ses collègues ont pu identifier des photons uniques à partir d’un faisceau plus large avec picodeuxième résolution. C’est 10-12 d’une seconde et environ 70 fois plus rapide que ce qui a été observé avec d’autres détecteurs à photon unique, a déclaré Joshi, maintenant postdoctorant à CalTech. Une telle lentille temporelle permet de résoudre temporellement des photons individuels avec une précision qui ne peut être atteinte avec les détecteurs de photons actuels.

    En plus de voir des photons uniques, l’équipe peut également manipuler leurs spectres (c’est-à-dire leurs couleurs composites), remodelant le chemin le long duquel ils ont voyagé. Il s’agit d’une étape importante pour la construction de réseaux d’information quantique. « Dans un tel réseau, tous les nœuds doivent pouvoir se parler. Lorsque ces nœuds sont des photons, vous avez besoin que leurs bandes passantes spectrale et temporelle correspondent, ce que nous pouvons réaliser avec une lentille temporelle », a déclaré Joshi.

    Avec de futurs ajustements, le laboratoire de Gaeta espère réduire davantage la résolution temporelle de plus d’un facteur de trois et continuera d’explorer comment ils peuvent contrôler les photons individuels. « Avec notre objectif temporel, la bande passante est adaptable à n’importe quelle application que vous avez en tête : il vous suffit d’ajuster le grossissement », a déclaré Joshi. Les applications potentielles incluent le traitement de l’information, la distribution de clés quantiques, la détection quantique, etc.

    Pour l’instant, le travail est effectué avec des fibres optiques, bien que le laboratoire espère un jour incorporer des lentilles temporelles dans des puces photoniques intégrées, comme des puces électroniques, et adapter le système à de nombreux appareils sur une puce pour permettre le traitement simultané de nombreux photons.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par École d’ingénierie et de sciences appliquées de l’Université de Columbia. Original écrit par Ellen Neff. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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