Jusqu’à quel point les photons jumeaux le sont-ils ?

Lorsqu’un faisceau de lumière traverse certains matériaux (dit non linéaires), les photons du faisceau se scindent spontanément en deux photons, dits « jumeaux ». C’est un effet purement quantique.

Ces photons jumeaux sont à la base des nouvelles technologies quantiques telles que la cryptographie quantique, l’intrication ou la télétransportation.

La question de la simultanéité de création des deux photons jumeaux se pose depuis la découverte de cet effet dans les années 1970. Une équipe commune de l’Onera, du Laboratoire Kastler-Brossel de l’Ecole Normale Supérieure et du laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique Graduate School vient d'y répondre.

Ils ont utilisé dans leurs travaux un autre effet purement quantique qui est l’absorption à deux photons : seule la présence simultanée des deux photons permet la transition d’un électron entre deux niveaux d’énergie. Précision de la mesure : de l’ordre de 1 femtoseconde (0,000 000 000 000 001 s soit 10-15 secondes) .

En utilisant cette technique, les chercheurs ont déterminé un délai inférieur à 50 fs dans la date de naissance des deux photons jumeaux. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue Nature Communications.

Ces travaux reposent notamment sur la thèse de Fabien Boitier, soutenue à l'Onera début 2011 (prix de la meilleure thèse de la branche Physique de l'Onera en 2010)

La même équipe de l'Onera, autour d'Antoine Godard, avait publié en 2009 dans la tout aussi prestigieuse revue Nature Physics sur un sujet connexe. [Voir notre communiqué : "L’Onera vérifie expérimentalement la théorie de l’Optique Quantique de Glauber : les photons ont une tendance naturelle à s’agréger"]