29 août 2017
Une source de photons uniques pour détecter le mouvement d’un oscillateur mécanique !
Contact : Julien Claudon

Des chercheurs ont réussi à coupler une boîte quantique semiconductrice et un fil vibrant. La boîte quantique permet alors de détecter les vibrations mécaniques du fil avec une très grande sensibilité. Ces travaux, fruits d’une collaboration entre l’Université de Bâle et l’INAC, ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de capteurs originaux et pour la réalisation d’études fondamentales.

Une boîte quantique est une nanostructure semi-conductrice (dimension typique : 10 nm) dont les propriétés optiques sont similaires à celles d’un atome. Cette nanostructure est habituellement exploitée pour des études d’optique quantique, en particulier pour générer des impulsions lumineuses contenant exactement un photon. Elle permet ici de sonder finement le mouvement d’un oscillateur mécanique.

Pour ce faire, la boîte est directement intégrée à la base de l’oscillateur, un fil vertical haut de 10 µm. Lorsque ce dernier vibre, la boîte est soumise à une déformation oscillante, qui module l’écart entre ses niveaux d’énergie et donc la couleur des photons qu’elle émet. En mesurant précisément ces variations en spectroscopie optique, il est possible de résoudre les vibrations thermiques de différents modes mécaniques du fil à température cryogénique, soit des amplitudes de vibration de l’ordre de la centaine de femtomètre (10-13 m).

Ces résultats ouvrent la voie au développement de nouveaux capteurs. D’autre part, le couplage entre la boîte quantique et le fil fonctionne dans les deux sens : la boîte quantique peut mettre en mouvement l’oscillateur, un objet pourtant mille fois plus grand qu’elle.

Resonant driving of a single photon emitter embedded in a mechanical oscillator, to appear in Nat. Comm.

 

Maj : 29/08/2017 (1259)

 

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