PHOTONS TWISTÉS

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Le phénomène d'intrication des états quantiques est aujourd'hui un des domaines les plus actifs de la physique où des résultats souvent inattendus paraissent chaque mois. Ainsi, des physiciens autrichiens ont récemment conçu et réalisé une nouvelle technique d'intrication qui met en jeu des photons portant un grand moment orbital angulaire. Les auteurs de cette étude considèrent que l'intrication de ces photons particuliers, qu'on appelle « photons twistés », démontre la faisabilité de l'intrication d'objets macroscopiques.

Le moment angulaire intrinsèque (ou spin) du photon est une caractéristique bien connue qui quantifie les deux états de base de la polarisation d'une onde électromagnétique. Le moment angulaire orbital (ou twist) est une quantité différente qui exprime la rotation du front d'onde autour de l'axe de propagation du rayon lumineux. Si le spin des photons est égal à 1 (en unités appropriées), il n'y a aucune limite théorique à la valeur du twist, et on a réussi à fabriquer des faisceaux laser avec des photons twistés de nombre quantique beaucoup plus grand et à les utiliser pour piéger et faire tourner de minuscules objets.

L'équipe d'Anton Zeilinger à l'université de Vienne (Autriche) a utilisé un cristal approprié pour produire des paires de photons dont les états de polarisation étaient intriqués. Chaque photon est ensuite envoyé, via une fibre optique séparée, sur un dispositif apte à moduler spatialement l'onde électromagnétique. Le front d'onde est modifié de telle façon que les photons polarisés horizontalement reçoivent un twist égal à 300 tandis que les photons polarisés verticalement reçoivent un twist opposé. Les physiciens ont ensuite vérifié que l'intrication était préservée dans le processus. Même si on est encore fort éloigné des applications pratiques, ces expériences pourraient mener à de nouvelles techniques de télédétection ou à des avancées dans le domaine de l'information quantique.

—  Bernard PIRE

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Écrit par :

  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

Pour citer l’article

Bernard PIRE, « PHOTONS TWISTÉS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/photons-twistes/