Tout sera quantique dans le futur. Les ordinateurs, Internet, la cryptographie… et maintenant les microscopes. Deux équipes promettent des images plus précises, plus contrastées, moins floues et avec moins de lumière, grâce à la physique quantique, cette théorie qui décrit la matière, la lumière et leurs interactions.
Ces deux équipes utilisent l’un des symboles du nouvel âge d’or des technologies quantiques, les paires de particules dites intriquées. C’est-à-dire deux « objets » aux propriétés si corrélées que les deux ne font qu’un : mesurer l’état de l’un (une position ou une polarisation par exemple…) force instantanément l’autre à adopter le même état, aussi éloignée que cette seconde particule soit de la première. Un phénomène qui n’existe pas dans le monde classique. Sa démonstration dans les années 1970 à 1990 a valu à trois physiciens, dont le Français Alain Aspect, le prix Nobel en 2022.
Le premier groupe, franco-écossais (université de Glasgow, Sorbonne Université et CNRS principalement), détaille, dans Science du 7 mars, comment il a réussi à « déflouter » des images de la tête d’une abeille grâce à des paires de photons intriqués et à une technique empruntée à l’astronomie, l’optique adaptative.
Faire « disparaître » les aberrations optiques
Cette dernière cherche à déformer, à quelques micromètres près, la surface des miroirs d’un télescope afin que l’image d’une étoile de référence, dont la lumière est perturbée par l’atmosphère, devienne nette. Les biologistes ont aussi appris à appliquer cette technique de mise au point en attachant à des protéines des molécules fluorescentes, qui leur servent d’étoiles guides au milieu d’organismes entiers ou d’ensembles de cellules. L’équipe franco-écossaise se passe de ces fluorophores. Leur référence est la lumière particulière portée par des paires de photons intriqués spatialement. C’est-à-dire que si on détecte l’un à un endroit, l’autre doit l’être en même temps à une position bien précise (ici symétrique par rapport à l’axe des rayons de la source). Si ce n’est pas le cas, c’est qu’il y a eu une perturbation sur le chemin. La « mise au point » consiste à modifier la surface des miroirs pour retrouver la corrélation attendue et faire ainsi « disparaître » les aberrations.
Et ça marche, la tête d’abeille méconnaissable devient nette ou encore deux minces fils de cuivre qui semblaient ne faire qu’un sont bien distincts. « L’un des avantages est de pouvoir sonder plus en profondeur des objets car l’épaisseur des tissus est ce qui cause le plus d’aberrations optiques », indique Hugo Defienne, principal auteur de cette expérience et chercheur au CNRS à Sorbonne Université. « Cela permet aussi d’utiliser moins de photons et donc de moins endommager certaines cibles sensibles », rappelle Sylvain Gigan du Laboratoire Kastler Brossel, à Paris, non participant à ces travaux et ancien directeur de thèse d’Hugo Defienne.
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