Un nouvel état de la lumière généré par des chercheurs

Nathalie Mayer, Journaliste
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Un condensat de Bose-Einstein, c’est un état de la matière très particulier dans lequel tous les atomes se retrouvent dans un même état quantique. Presque comme s’ils ne formaient plus qu’un seul objet. Et c’est ce que des chercheurs de l’université de Bonn (Allemagne) ont réussi à obtenir pour la première fois en 2010 avec des photons : des milliers de particules de lumière réunies en une sorte de « super photon » unique. Dans les faits, plutôt en une onde unique.

Pour cela, ils ont piégé des photons émis par un laser dans un résonateur constitué de deux miroirs incurvés et espacés d’un peu plus d’un micromètre. De quoi contraindre le faisceau dans un rapide mouvement de va-et-vient. Le tout baignant dans un colorant destiné à refroidir les particules de lumière.

Le microrésonateur optique utilisé dans leur expérience par les chercheurs de l’université de Bonn (Allemagne). En jaune, on devine le colorant qui refroidit les photons. Et à droite, un microscope pour observer la lumière émise. © Gregor Hübl, Université de Bonn
Le microrésonateur optique utilisé dans leur expérience par les chercheurs de l’université de Bonn (Allemagne). En jaune, on devine le colorant qui refroidit les photons. Et à droite, un microscope pour observer la lumière émise. © Gregor Hübl, Université de Bonn

Vers des systèmes de communication quantique cryptée

Fascinés par les propriétés physiques de cet objet, les physiciens l’ont étudié dans le détail. Aujourd’hui, ils rapportent, dans ce condensat de Bose-Einstein, une transition de phase jusqu’alors inconnue. En une phase dite de suramortissement qui pourrait intéresser notamment ceux qui travaillent à élaborer des systèmes de communication quantique cryptée.

Cette transition serait le résultat de miroirs légèrement translucides à l’origine d’une part d’une perte et d’un remplacement des photons d’autre part. Une manière de créer un déséquilibre dans ce système qui n’arrive pas à maintenir sa température et à le pousser à entrer en oscillation — en d’autres mots, presque à clignoter. Jusqu’à une transition entre cette phase d’oscillation et une phase suramortie dans laquelle l’amplitude de l’oscillation diminue — et la luminosité avec elle.

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