Mon billet d’aujourd’hui devrait déclencher une tempête de protestation s ….Mais comme nous nous intéresserons
aux étrangetés du monde quantique ce
sera une tempête dans un verre d’eau !
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OCTOBER 24,
2019
Extracting hidden quantum information from a light
source
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Extraction
d'informations quantiques cachées à partir d'une source de lumière
par ICFO
L’image
totale ou directe est obtenue par l’accumulation de lumière sur la caméra.
Grâce à cette technique, les chercheurs peuvent isoler l'image quantique du
"chat mort", puis soustraire cette image à l'image totale pour
obtenir l'image classique du "chat vivant". Crédit: Université de
Glasgow / H. Defienne
Les
microscopes à super-résolution actuels dérivent
des technologies de balayage laser à micro réseau et sont connus pour leurs sensibilités élevées
et leurs très bonnes résolutions. Cependant, ils mettent en œuvre une puissance
lumineuse élevée pour étudier des échantillons , lesquels peuvent être
sensibles à la lumière et ainsi risquer d’
être endommagés ou perturbés lors de l'éclairage par ces dispositifs.
Les
techniques d'imagerie utilisant la « lumière quantique » prennent
de plus en plus d'importance, car leurs capacités en termes de résolution et de
sensibilité peuvent dépasser les limites classiques et, en outre, ne pas
endommager l'échantillon. Cela est possible car la lumière quantique est émise
dans des photons uniques et utilise la propriété d'intrication pour atteindre des régimes d'intensité
lumineuse plus faibles.
Ceci dit ,
même si l’utilisation de la lumière quantique et des détecteurs quantiques
connaît un développement constant au cours des dernières années, il reste
encore quelques problèmes à résoudre. Les détecteurs quantiques sont eux-mêmes
sensibles au bruit classique, bruit qui peut devenir si important qu’il peut
réduire, voire annuler, tout avantage quantique
sur les images obtenues.classiquement
C’est ainsi,
lancé il y a un an,que le projet
européen Q-MIC a réuni une équipe internationale de chercheurs aux expertises
différentes qui se sont réunis pour développer et mettre en œuvre des
technologies d'imagerie quantique afin de créer un microscope amélioré
quantique pouvant aller au-delà des capacités actuelles des technologies de
microscopie.
Dans une
étude récemment publiée dans Sciences Advances, les chercheurs Hugo Defienne et
Daniele Faccio de l'Université de Glasgow et les partenaires du projet Q-MIC
ont présenté une nouvelle technique utilisant la distillation d'images pour
extraire des informations quantiques d'une source illuminée contenant à la fois
informations quantiques et classiques.
Dans leur
expérience, les chercheurs ont créé une image finale combinée d'un chat
"mort" et "vivant" en utilisant deux sources. Ils ont
utilisé une source quantique déclenchée par un laser pour créer des paires de
photons intriquésqui ont éclairé un cristal et passés à travers un filtre pour
produire une image infrarouge (800 nm) d'un "chat mort" ou de ce
qu'ils appellent le "chat quantique". " En parallèle, ils ont
utilisé une source classique avec une LED pour produire l'image d'un "chat
vivant". Ensuite, avec une configuration optique adéquate
,ils ont superposé les deux images et envoyé l’image combinée à une
caméra CCD spéciale appelée dispositif à couplage de charge multipliée par
électrons (EMCCD).
Grâce à
cette configuration, ils ont pu constater qu'en principe les deux sources de
lumière avaient le même spectre, la même intensité et la même polarisation, ce
qui les rend impossibles à distinguer d'une seule mesure de l'intensité. Mais,
alors que les photons provenant de la source classique cohérente (la lumière
LED) ne sont pas corrélés, les photons provenant de la source quantique (paires
de photons) sont corrélés en position.
En utilisant
un algorithme, ils ont pu utiliser ces corrélations de photons en position pour
isoler l'image conditionnelle, où deux photons arrivent au niveau des pixels
voisins de la caméra et récupèrent uniquement l'image "éclairée
quantiquement". Par conséquent, l'image classique du "chat
vivant" a également pu être récupérée
après soustraction de l'image quantique de l'image d'intensité totale directe.
Un autre
problème surprenant de cette méthode est que les chercheurs ont également été
capables d'extraire des informations quantiques fiables même lorsque
l'éclairement classique était dix fois plus élevé. Ils ont montré que même
lorsque la forte illumination classique altérait la qualité de l’image, ils étaient toujours en
mesure d’obtenir une image nette de la forme de l’image quantique.
Cette
technique ouvre une nouvelle voie pour l'imagerie quantique et les microscopes
améliorés quantiques qui visent à observer particulièrement des échantillons ultra délicats
. En outre, les résultats de cette étude montrent que cette technique pourrait
revêtir une importance capitale pour les communications quantiques. La
possibilité de mélanger et d'extraire des informations spécifiques véhiculées à
la fois par la lumière quantique et classique pourrait être utilisée pour les
techniques de cryptage et le codage d'informations. En particulier, il pourrait
être utilisé pour masquer ou chiffrer des informations dans un signal lors de
l'utilisation de détecteurs conventionnels.
Comme le
fait remarquer le professeur Daniele Faccio: "Cette approche modifie la
manière dont nous pouvons coder, puis décoder, les informations en images,
lesquelles comme nous l'espérons, trouveront des applications dans des domaines
allant de la microscopie au LIDAR caché."
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information: Hugo Defienne et al, Quantum image distillation, Science Advances
(2019). DOI: 10.1126/sciadv.aax0307q-mic.eu/
Journal
information: Science Advances
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MES COMMENTAIRES
Autant je suis agacé par les rivalités actuellement
en cours chez les américains , a propos de
l’ordinateur quantique , autant ce tte idée de microscope hybride m’intéresse ….L ‘avenir
dira quelle gamme d’échantillons fragiles peuvent lui être dédiés
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