Des physiciens ont récemment mis au point un prototype de « radar quantique » fonctionnel qui utilise le phénomène d’intrication quantique pour détecter des objets. Un système qui pourrait à terme surpasser le radar classique dans certaines circonstances.
Un phénomène complexe
L’intrication quantique décrit l’état étrange dans lequel deux particules peuvent devenir si étroitement liées qu’elles semblent communiquer instantanément, quelle que soit la distance qui les sépare. La mesure de l’état d’une particule modifie instantanément l’état de l’autre, même si elle se trouve à l’autre bout de l’Univers.
Cela implique que l’information se déplace à une vitesse supérieure à celle de la lumière, ce qui peut sembler difficilement concevable. Pourtant, cela se produit clairement et de manière mesurable. Un phénomène ayant perturbé Albert Einstein lui-même, qu’il avait qualifié « d’action effrayante à distance ».
Bien que ce phénomène complexe reste encore aujourd’hui assez mal compris, cela n’empêche pas les scientifiques de trouver des moyens d’en tirer parti. Ces dernières années, de nombreux progrès ont été réalisés dans le domaine, en vue de créer des ordinateurs quantiques et un internet quantique, qui se révèleraient tous deux ultra rapides et présenteraient par ailleurs l’intérêt d’être quasiment inviolables.
Dans le cadre de ces nouveaux travaux présentés dans la revue Science Advances, des chercheurs de l’Institut de science et de technologie d’Autriche en collaboration avec des scientifiques du MIT et de l’université de York, ont développé un nouveau prototype de radar utilisant l’intrication quantique comme méthode de détection des objets.
Utiliser l’intrication quantique à des fins de détection
Le radar fonctionne en envoyant des ondes radio ou des micro-ondes, puis en analysant la façon dont celles-ci sont réfléchies par la cible, ce qui donne une image claire des objets qui se trouvent dans la zone couverte. Le nouveau prototype de système fonctionne sur le même principe de base, mais au lieu d’émettre des ondes radio, celui-ci envoie des photons.
Plutôt que d’utiliser des micro-ondes conventionnelles, les chercheurs ont intriqué deux groupes de photons, appelés photons de signal et photons libres (idler). Les premiers sont envoyés vers l’objet d’intérêt, tandis que les seconds sont mesurés dans un isolement relatif, exempt d’interférences et de bruit. Lorsque les photons de signal sont réfléchis, l’intrication réelle entre le signal et les photons libres est perdue, mais une infime corrélation survit, créant une signature décrivant l’existence ou l’absence de l’objet cible, quel que soit le niveau de bruit environnant.
Bien que ce procédé reste fragile et très expérimental, l’équipe affirme que le radar quantique s’avérerait plus performant qu’un dispositif classique dans certaines situations, notamment les environnements thermiques bruyants.
« Ce que nous avons démontré est une preuve de concept pour le radar quantique à micro-ondes », déclare Shabir Barzanjeh, auteur principal de l’étude. « En utilisant un enchevêtrement généré à quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu (-273,14 °C), nous avons pu détecter des objets à faible réflectivité à température ambiante. »
Outre l’amélioration des systèmes radar, les chercheurs estiment que cette technologie pourrait également avoir des applications potentielles pour les scanners biomédicaux d’imagerie et de sécurité à très faible puissance.
