La lumière quantique multicolore devient non-Gaussienne

Les ordinateurs quantiques doivent satisfaire un ensemble de critères pour fonctionner. Tout d’abord, ils doivent être programmables pour adresser un large éventail de problèmes différents. En outre, ils doivent être évolutifs, ce qui signifie qu’il doit être possible d’assembler des éléments fondamentaux pour construire une machine capable de résoudre des problèmes complexes. Enfin, un ordinateur quantique doit être universel. Ce qui signifie qu’il peut effectuer un ensemble d’opérations de base qui rendent n’importe quel état quantique accessible.

Le groupe d’optique quantique multimode utilise la lumière pour développer les éléments de base d’un tel ordinateur quantique. Il utilise un peigne de fréquence quantique comme plateforme de traitement de l’information quantique. Les différentes fréquences peuvent être enchevêtrées d’une manière contrôlable, ce qui rend la plate-forme évolutive et programmable. Cependant, avec cette plate-forme, il est difficile d’accéder à la classe des états quantiques qui sont connus comme des états non gaussiens, ce qui signifie que l’ordinateur quantique n’est pas universel.

Dans leur récent article dans Nature Physics, l’équipe de recherche a mis au point une technique connue sous le nom de « mode-selective photon subtraction », où un photon est littéralement retiré du faisceau lumineux pour créer ces états non gaussiens. Un élément crucial de l’expérience est le contrôle de la fréquence du photon soustrait, car l’équipe a même réussi à effectuer la soustraction de photons dans une superposition de fréquences. Grâce à ce degré de contrôle, ils peuvent explorer l’interaction entre les effets non gaussiens induits par l’élimination d’un photon et l’enchevêtrement quantique présent dans le peigne de fréquence quantique. Cela leur a permis de vérifier une prédiction théorique selon laquelle les caractéristiques non gaussiennes se propagent en raison de l’enchevêtrement.

Article complet : https://www.nature.com/articles/s41567-019-0726-y

Illustration schématique du soustracteur de photons (c) : Nature