Une source à haute cadence de photons uniques

Des physicien·ne·s viennent de réaliser une source de photons uniques dont le débit dépasse le cap du million de photons par seconde. Cette source destinée à la transmission d’informations quantiques sécurisées a été réalisée à l’aide de composants de dernière génération développés pour les télécommunications optiques.

La physique quantique permet la transmission sécurisée de clefs de cryptographie. Pour cela, les dispositifs actuels reposent essentiellement sur des sources de « photons uniques » qui doivent émettre un à un des photons indiscernables, rapidement, tout en s’assurant que deux photons ne sont jamais envoyés simultanément. Comme l’émission de photons, même un par un, reste un processus aléatoire, la solution couramment retenue est d’émettre des paires de photons corrélés, dont l’un est utilisé pour annoncer l’arrivée du second. Ce processus reste efficace, tant que l’on peut s’assurer que deux paires ne risquent pas d’être émises simultanément, une difficulté majeure lorsque l’on cherche à augmenter le débit.

Dans ce contexte, des physiciens du Laboratoire de physique de la matière condensée - LPMC (CNRS/Univ. de Nice Sophia Antipolis) viennent de réaliser une source de photons uniques annoncés d’un débit dépassant le million de photons par seconde, tout en maintenant une probabilité d’avoir deux photons simultanément inférieure à un pour mille. Plutôt que d’utiliser la stratégie habituelle consistant à augmenter l’intensité du laser pompe provoquant l’émission de paires de photons, les chercheurs ont augmenté la cadence de pompage en utilisant les impulsions issues d’un laser télécom ultrarapide. La puissance crête de chaque impulsion de pompe est maintenue à des valeurs suffisamment faibles pour que la génération simultanée de multiples paires de photons reste négligeable. La réalisation de cette source repose sur l’utilisation de composants fibrés disponibles dans le commerce et parfaitement compatibles avec les réseaux fibrés standard. Ce travail est publié dans la revue Laser & Photonics Reviews.

Pour en savoir plus :

Ultra-fast heralded single photon source based on telecom technology, L. A. Ngah, O. Alibart, L. Labont, V. d’Auria et S. Tanzilli, Laser & Photonics Reviews 9 : L1–L5 (2015)
• Retrouver l’article sur les bases d’archives ouvertes HAL et arXiv

Contact chercheur :  Virginia d’Auria, maître de conférences de l’Université de Nice Sophia Antipolis

Laboratoire de physique de la matière condensée (LPMC)

Article INP