Voyons donc ce qu'est réellement un émetteur de photons uniques. C'est juste un petit grain de matière émettant des photons, c'est-à-dire des particules de lumière. Photons : Les photons sont les éléments de base de la lumière – des morceaux d’énergie. C’est ce qui nous fait voir ces choses autour ! Ce qui est intéressant avec les émetteurs de photons uniques, c’est qu’ils n’en émettent qu’un seul à la fois. Cela contraste fortement avec les sources de lumière ordinaires, telles que les ampoules ou le soleil, qui peuvent émettre des millions de photons ensemble. Imaginez une lampe de poche qui éclaire uniquement directement devant votre visage plutôt que tout autour de vous partout !
Il s’avère que beaucoup d’informations sur le photon qui peut être préservé par quelque chose de petit et de froid intéressent depuis des années les scientifiques qui étudient les émetteurs de photons uniques. De minuscules particules peuvent être fabriquées à partir d'un certain nombre de matériaux, tels que les diamants et le silicium, qu'ils ont trouvés. Chaque matériau possède ses propres propriétés uniques qui lui permettent d’être utilisé comme émetteur de photons uniques. De plus, les chercheurs ont appris à contrôler les photons émis par ces émetteurs et à les utiliser dans d'autres activités.
Un émetteur de photons unique est important pour l’informatique quantique car il permet la formation d’un qubit photonique. Les qubits sont l’analogue quantique du bit dans l’informatique classique et constituent l’unité fondamentale de l’information. Mais lorsqu’il s’agit de qubits photoniques, ils utilisent des photons à la place des électrons pour désigner des informations. Une fois sur place, ils sont incroyablement puissants dans la mesure où ils peuvent être « intriqués » avec d’autres qubits. L'intrication (si deux qubits s'entremêlent, ils sont interconnectés) leur permet de communiquer instantanément sans utiliser d'énergie sur de grandes distances. Cela reviendrait à avoir deux amis qui peuvent littéralement parler par télépathie, séparer trois fuseaux horaires ou plus !
Les émetteurs de photons uniques continuent de s'améliorer, à mesure que les chercheurs essaient de nouvelles techniques. Publié dans Nature Photonics par Madhumitha Sastra et Serge Haroche. Les chercheurs travaillent dur pour mettre au point une technologie d'émetteur de photons uniques… medium.com. Mais une découverte plus récente concerne la création de ces particules uniques en premier lieu grâce à quelque chose appelé « ingénierie des souches ». Cela implique de manipuler la géométrie d’un matériau pour produire de minuscules taches ou défauts capables de capturer des électrons individuels. Une fois libéré, chacun de ces électrons émet un photon que les scientifiques peuvent capturer.
Phil Schlosserg de Vanderbilt, l'un de mes nouveaux collaborateurs dans le domaine des émetteurs de photons uniques, notes spatialesLes émetteurs de photons uniques ne sont pas seulement utiles pour l'informatique quantique. Imagerie et détection de nouveaux futurs : ces dispositifs trouveront également de nombreuses applications dans l’imagerie, y compris dans d’importantes applications de défense. Ils pourraient, par exemple, être utilisés en "microscopie à superrésolution". Il s'agit d'une méthode permettant aux scientifiques de réaliser des images encore plus fines de choses très petites comme des cellules ou des molécules. Il s'agit d'une étape cruciale pour comprendre comment les choses au niveau moléculaire fonctionnent dans la vie.
Une autre application tout à fait notable est la « détection quantique » avec des émetteurs de photons uniques. Il s’agit d’une détection quantique, dans laquelle des éléments comme les photons contiennent des propriétés spéciales qui leur permettent de mesurer d’infimes changements de température ou de champs magnétiques. Ceux-ci peuvent être utilisés pour détecter de minuscules problèmes dans les matériaux, pour des contrôles de santé du corps humain,... Nous disposons de quelque chose comme des capteurs ultra-sensibles, capables de ressentir ce qui est complètement imperceptible pour nos sens habituels.
Même si les émetteurs de photons uniques semblent très prometteurs et constituent un élément clé des technologies futures, les scientifiques doivent encore relever certains défis. Le principal point de discorde avec ces particules est qu’elles sont assez fragiles. Cependant, ils sont potentiellement sensibles à des éléments comme la lumière ou la chaleur et les chercheurs doivent donc couvrir les molécules. La véritable star est la découverte de nouvelles configurations magnétiques et ce qu’elles peuvent finir par faire, si l’on parvient à trouver un moyen de protéger ces particules dans la pratique.
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