Une équipe de physiciens de l’Université de Bonn en Allemagne a mis au point une technique permettant de créer des “puits” optiques pour un condensat de Bose-Einstein photonique.
Le rendu de l’artiste montre comment des “puits” potentiels sont créés pour les photons dans le microrésonateur par chauffage avec un faisceau laser externe (vert). Crédit image : David Dung, Université de Bonn.
“Des milliers de photons peuvent être fusionnés pour former un seul ‘super-photon’ s’ils sont suffisamment concentrés et refroidis. Les particules individuelles fusionnent les unes avec les autres, les rendant indiscernables. Nous appelons cela un condensat photonique de Bose-Einstein”, expliquent le professeur Martin Weitz de l’université de Bonn et ses co-auteurs.
En 2010, l’équipe a mis au point une technique permettant de produire un condensat de Bose-Einstein à partir de photons.
Dans la dernière étude, les physiciens ont fait des expériences avec ce type de “super-photon”.
“Dans le dispositif expérimental, un faisceau laser était rapidement renvoyé entre deux miroirs”, a déclaré le professeur Weitz.
“Entre les deux se trouvait un pigment qui refroidissait la lumière laser à un point tel qu’un super-photon était créé à partir des portions de lumière individuelles.”
“La particularité est que nous avons construit une sorte de puits optique sous différentes formes, dans lequel le condensat de Bose-Einstein a pu s’écouler.”
Les chercheurs ont utilisé ici une astuce : ils ont mélangé un polymère dans le pigment entre les miroirs, qui a changé son indice de réfraction en fonction de la température.
Le trajet de la lumière entre les miroirs a donc changé, de sorte que des longueurs d’onde lumineuses plus importantes passent entre les miroirs lorsqu’ils sont chauffés.
L’étendue du trajet de la lumière entre les miroirs peut être modifiée, en ce sens que le polymère peut être chauffé par une couche chauffante très fine.
“A l’aide de différents modèles de température, nous avons pu créer différentes bosses optiques”, a déclaré le professeur Weitz.
“La géométrie du miroir a seulement semblé se déformer, tandis que l’indice de réfraction du polymère a changé à certains endroits – cependant, cela a eu le même effet qu’une forme creuse”. Une partie du super-photon s’est écoulée dans ce puits apparent.”
De cette façon, les auteurs ont pu utiliser leur appareil pour créer différents modèles à très faible perte qui ont capturé le condensat de Bose-Einstein photonique.
Ils ont étudié en détail la formation de deux “puits” voisins, contrôlés par le modèle de température du polymère.
“Lorsque la lumière dans les deux puits optiques reste à un niveau d’énergie similaire, le super-photon s’écoule d’un puits vers le puits voisin”, explique le professeur Weitz.
“C’était un précurseur des circuits quantiques optiques. Peut-être même que des arrangements complexes, pour lesquels l’intrication quantique se produit en interaction avec une éventuelle interaction de photons dans des matériaux appropriés, peuvent être produits avec ce dispositif expérimental.”
“Ce serait, à son tour, la condition préalable à une nouvelle technique pour la communication quantique et les ordinateurs quantiques. Mais on en est encore loin.”
La recherche est publiée dans le journal Nature Photonics.
