Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue scientifique Optics Express.
Lorsqu'on leur demande : « Quelle quantité d'informations peut-on transmettre avec un seul photon ? », la plupart des scientifiques répondent « un peu » (un « 1 » ou un « 0 »). En théorie, pourtant, la quantité d'informations transmissibles par un seul photon est illimitée. Cependant, de nombreuses contraintes pratiques limitent cette quantité. Grâce à une méthode innovante, des chercheurs de l'Université de Twente sont parvenus à transmettre pas moins de 10,5 bits d'information avec un seul photon.
Méthode :
Le professeur Pepijn Pinkse, l'un des chercheurs impliqués, explique le fonctionnement du système : « On peut le comparer à la luminosité d'un pointeur laser sur des lettres disposées sur une plaque. La lettre illuminée représente l'information contenue dans la lumière du pointeur laser. Le nombre de lettres sur la plaque détermine la quantité d'information transmissible par la lumière. » La principale différence réside dans le fait que le professeur Pinkse et son équipe ont créé un alphabet de 9 072 caractères et, contrairement au pointeur laser, ils ont transmis l'information avec un seul photon. C'était le principal défi de cette étude : la détection de photons uniques. En effet, le bruit (photons aléatoires) peut empêcher la mesure. Les chercheurs ont mis au point une astuce ingénieuse pour éliminer tout bruit. Ils ont exploité le fait que chaque photon bleu peut être divisé en exactement deux photons rouges. Les chercheurs ont fait en sorte que le premier photon envoie un signal au détecteur (comparable à un appareil photo numérique), qui a ensuite été ouvert très brièvement. À l'aide d'un miroir, le second photon a été dirigé vers la lettre souhaitée de l'alphabet spécialement créé. Ils ont toutefois contraint ce photon à effectuer un léger détour afin qu'il atteigne la lettre cible au moment précis où le détecteur s'ouvrait. C'était le seul instant où les photons pouvaient pénétrer dans le détecteur. De cette manière, les chercheurs ont pu éliminer le bruit.
En pratique, il est difficile de déterminer la quantité maximale d'informations transmissibles par un seul photon, selon Pinkse. « Avec notre méthode, il n'y a pas de limite théorique à la quantité d'informations transmissibles. Cette quantité dépend de la taille de l'alphabet utilisé. Mais même avec un alphabet comportant autant de caractères que d'atomes dans l'univers, on ne pourrait transmettre que 270 bits au maximum par photon. ».
