Une équipe de chercheurs d’Autriche, des États-Unis, du Royaume-Uni et d’Italie a fait la démonstration d’une nouvelle technologie appelée illumination quantique par micro-ondes qui utilise des photons micro-ondes enchevêtrés comme méthode de détection. Leur dispositif prototype est capable de détecter des objets dans des environnements thermiques bruyants où les systèmes radar classiques échouent souvent.
Illustration d’un prototype de radar quantique. Crédit photo : Philip Krantz / Institut autrichien des sciences et des technologies.
“Ce que nous avons démontré est une preuve de concept pour un radar quantique à micro-ondes”, a déclaré le Dr Shabir Barzanjeh, chercheur à l’Institut des sciences et technologies quantiques de l’Université de Calgary et à l’Institut des sciences et technologies d’Autriche.
“En utilisant l’intrication générée à quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu, nous avons pu détecter des objets à faible réflectivité à température ambiante.”
Au lieu d’utiliser des micro-ondes conventionnelles, le Dr Barzanjeh et ses collègues enchevêtrent deux groupes de photons : les photons “signal” et les photons “inactifs”.
Les photons de signal sont envoyés vers l’objet d’intérêt, tandis que les photons de repos sont mesurés dans un isolement relatif, sans interférence ni bruit.
Lorsque les photons du signal sont réfléchis, la véritable intrication entre les photons du signal et les photons libres est perdue, mais une petite quantité de corrélation survit, créant une signature ou un modèle qui décrit l’existence ou l’absence de l’objet cible – indépendamment du bruit dans l’environnement.
Bien que l’intrication quantique soit en soi fragile par nature, le dispositif présente quelques avantages par rapport aux radars classiques conventionnels.
Par exemple, à faible niveau de puissance, les radars classiques souffrent généralement d’une mauvaise sensibilité car ils ont du mal à distinguer le rayonnement réfléchi par l’objet du bruit de fond naturel.
L’illumination quantique offre une solution à ce problème, car les similitudes entre les photons du signal et les photons parasites – générées par l’intrication quantique – permettent de distinguer plus efficacement les photons du signal du bruit généré dans l’environnement.
“Le message principal de notre recherche est que le radar quantique ou l’illumination quantique par micro-ondes est non seulement possible en théorie mais aussi en pratique”, a déclaré le Dr Barzanjeh.
“Lorsqu’on les compare à des détecteurs classiques de faible puissance dans les mêmes conditions, nous voyons déjà, à des nombres de photons de signal très faibles, que la détection améliorée par les quanta peut être supérieure.”
Le dispositif de l’équipe est décrit dans un article paru dans le journal Science Advances.
