Fondations optiques éclairées par la lumière quantique —


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  • L’optique, l’étude de la lumière, est l’un des domaines les plus anciens de la physique et n’a cessé de surprendre les chercheurs. Bien que la description classique de la lumière en tant que phénomène ondulatoire soit rarement remise en question, les origines physiques de certains effets optiques le sont. Une équipe de chercheurs de l’Université de Tampere a amené la discussion sur un effet d’onde fondamental, c’est-à-dire le débat autour du comportement anormal des ondes lumineuses focalisées, dans le domaine quantique.

    Les chercheurs ont pu montrer que les ondes quantiques se comportent de manière très différente de leurs homologues classiques et peuvent être utilisées pour augmenter la précision des mesures de distance. Leurs découvertes ajoutent également à la discussion sur l’origine physique du comportement de focalisation anormal. Les résultats sont maintenant publiés dans la revue de Photonique de la nature.

    « Il est intéressant de noter que nous sommes partis d’une idée basée sur nos résultats antérieurs et avons décidé de structurer la lumière quantique pour une précision de mesure améliorée. Cependant, nous avons ensuite réalisé que la physique sous-jacente de cette application contribue également au long débat sur les origines de la phase de Gouy. anomalie des champs lumineux focalisés. », explique Robert Fickler, chef de groupe du groupe Experimental Quantum Optics à l’Université de Tampere.

    Les ondes quantiques se comportent différemment mais pointent vers la même origine

    Au cours des dernières décennies, les méthodes de structuration des champs lumineux au niveau du photon unique ont considérablement mûri et ont conduit à une myriade de nouvelles découvertes. De plus, une amélioration des bases de l’optique a été réalisée. Cependant, l’origine physique de la raison pour laquelle la lumière se comporte d’une manière si inattendue lorsqu’elle passe par un foyer, la soi-disant anomalie de phase de Gouy, est encore souvent débattue. Ceci malgré son utilisation répandue et son importance dans les systèmes optiques. La nouveauté de l’étude actuelle est maintenant de mettre l’effet dans le domaine quantique.

    « Lors de l’élaboration de la théorie pour décrire nos résultats expérimentaux, nous avons réalisé (après un long débat) que la phase de Gouy pour la lumière quantique n’est pas seulement différente de la phase standard, mais que son origine peut être liée à un autre effet quantique. C’est exactement comme ce qui a été spéculé dans un travail antérieur », ajoute le chercheur doctorant Markus Hiekkamäki, auteur principal de l’étude.

    Dans le domaine quantique, le comportement anormal est accéléré par rapport à la lumière classique. Comme le comportement de la phase de Gouy peut être utilisé pour déterminer la distance à laquelle un faisceau de lumière s’est propagé, l’accélération de la phase quantique de Gouy pourrait permettre d’améliorer la précision des distances de mesure.

    Avec cette nouvelle compréhension à portée de main, les chercheurs prévoient de développer de nouvelles techniques pour améliorer leurs capacités de mesure de sorte qu’il sera possible de mesurer des faisceaux plus complexes de photons structurés. L’équipe s’attend à ce que cela les aide à faire avancer l’application de l’effet observé et à mettre potentiellement en lumière davantage de différences entre les champs lumineux quantiques et classiques.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de Tampere. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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