Si nous imaginons la lumière laser comme un flux de particules lumineuses, appelées photons, alors elles sont complètement
De tels photons isolés, par exemple, sontexigence de base pour un réseau quantique. Jusqu'à présent, des émetteurs quantiques uniques, tels qu'un seul atome ou une seule molécule, agissaient généralement comme des sources de tels flux de photons individuels. Si un émetteur quantique est excité par la lumière laser et la fluorescence, il émettra toujours exactement un photon pour chaque saut quantique. Pour ce type de source, il est toujours difficile de «nourrir» efficacement les photons émis dans la fibre de verre pour en envoyer le plus grand nombre possible au récepteur.
Des physiciens d'Allemagne, du Danemark et d'Autriche ont réussicréer une sorte de « tourniquet » pour la lumière dans les fibres de verre qui permet aux particules lumineuses de passer une seule à la fois. La proposition de l'expérience est venue des physiciens théoriciens Dr Sahand Mahmoudian et professeur Clemens Hammerer de l'Université Leibniz de Hanovre et de leurs collègues de l'Université de Copenhague. L'expérience a été réalisée avec l'aide du groupe de recherche du professeur Arno Rauschenbeutel de l'université Humboldt de Berlin. À cette fin, les scientifiques ont utilisé une puissante interface atome-lumière, dans laquelle les atomes sont piégés à côté d'une nanofibre optique et associée à la lumière guidée dans la nanofibre.
Ces fibres de verre spéciales sont cent foisplus mince qu'un cheveu humain, et les atomes sont maintenus à une distance de 0,2 micromètre de la surface de la fibre de verre. En même temps, ils sont refroidis par la lumière laser à des températures de quelques millionièmes de degré au-dessus du zéro absolu. Ce système a permis aux chercheurs de contrôler précisément le nombre d'atomes le long du faisceau laser. Ensuite, au cours de l'expérience, les chercheurs ont analysé la fréquence à laquelle les photons sortaient de la fibre individuellement ou par paires.
Quand environ 150 atomes ont été capturés environnanofibres, il s'est avéré que la lumière transmise était presque uniquement constituée de photons isolés. Ainsi, tous les atomes agissaient ensemble sur les photons comme un tourniquet régulant le flux des personnes. De manière surprenante, l'effet était le contraire lorsque le nombre d'atomes était augmenté: alors les atomes passaient des photons, de préférence par paires.
Cette découverte ouvre une toute nouvelle voiecréation de sources lumineuses à photon unique avec fibre intégrée. Dans le même temps, le principe de fonctionnement démontré par les chercheurs peut être appliqué à une large gamme du spectre électromagnétique (des micro-ondes aux rayons X). Cela ouvre la possibilité de générer des photons uniques dans des gammes spectrales pour lesquelles il n'y a pas encore de sources. Les chercheurs ont déjà déposé une demande de brevet pour cette technologie.
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