Dans une tournure étonnante qui fera remettre en question les choix de vie des lasers, des scientifiques ont réussi à utiliser la bonne vieille lumière du soleil pour réaliser de l'imagerie fantôme quantique. Pendant des décennies, l'optique quantique a reposé sur un processus appelé conversion paramétrique descendante spontanée (SPDC), qui exige généralement un laser puissant et stable éclairant un cristal non linéaire. Mais il s'avère que l'univers est plus flexible qu'on ne le pensait : même une lumière partiellement cohérente peut faire l'affaire, et maintenant, comme l'a montré une équipe de l'Université de Xiamen (dirigée par Wuhong Zhang et Lixiang Chen), le soleil lui-même peut le faire.

Les défis sont réels, cependant. La lumière du soleil atteignant la Terre est une chose capricieuse - fluctuant constamment en luminosité, direction et position - ce qui en fait un cauchemar pour un alignement précis. Mais l'équipe, comme rapporté dans Advanced Photonics, a construit un dispositif de suivi solaire automatique (comme un monture de télescope équatoriale sophistiquée) qui suit le soleil toute la journée, canalisant ses rayons dans une fibre optique multimode en plastique de 20 mètres, qui mène à un laboratoire sombre où elle frappe un cristal de titanyl phosphate de potassium périodiquement polarisé (PPKTP).

Et voilà, cela a fonctionné. Le système a généré des paires de photons avec de fortes corrélations de position, atteignant une visibilité d'imagerie fantôme de 90,7 % - juste en dessous des 95,5 % obtenus avec un laser standard de 405 nm à la même puissance de pompe. Ils ont même reconstruit une image 2D plus complexe qu'ils appellent un « visage fantôme », parce que la science a le sens de l'humour.

Comment cela fonctionne-t-il ? Le large spectre de la lumière solaire aide à maintenir un quasi-accord de phase dans le cristal, produisant de nombreuses paires corrélées. En collectant des données sur de plus longues périodes, ils ont amélioré les rapports signal sur bruit et contraste sur bruit, prouvant que le système peut gérer les sautes d'humeur du soleil.

C'est la première SPDC pompée par la lumière du soleil avec imagerie fantôme, et cela ouvre la porte à une imagerie quantique entièrement passive - sans lasers, sans alimentation externe. Les chercheurs suggèrent que cela pourrait changer la donne pour les systèmes quantiques dans des environnements éloignés ou spatiaux. Et avec les futures avancées dans la collecte de la lumière solaire, l'ingénierie des cristaux et la reconstruction d'images (bonjour, détection compressée et apprentissage automatique), nous pourrions bientôt avoir des caméras quantiques qui fonctionnent littéralement à l'énergie solaire.

En d'autres nouvelles, les lasers se sentent « sous-estimés ».