Une équipe de physiciens en Chine a démontré une multiplication par 20 des interactions laser ultrarapides en exploitant les propriétés quantiques de la lumière, sans augmenter l’énergie délivrée à la cible. Les résultats, publiés dans Nature, ont des implications potentielles sur la façon dont la matière est sondée à des échelles de temps extrêmement courtes.
Les chercheurs dirigés par Jian Wu de l’Université normale de Chine orientale ont utilisé un état de lumière quantique connu sous le nom de vide comprimé brillant (BSV) pour déclencher l’ionisation tunnel dans les atomes de sodium. Contrairement aux impulsions laser conventionnelles qui délivrent des photons à un rythme constant, le BSV génère des fluctuations extrêmes de la densité des photons. Il en résulte de brèves rafales d’intensité instantanée très élevée, maintenant une énergie moyenne faible.
L’équipe a découvert qu’une impulsion BSV avec une énergie moyenne de seulement 300 nanojoules produisait le même effet d’ionisation non linéaire qu’une impulsion laser conventionnelle avec une intensité effective plus de 20 fois supérieure. Il est important de noter que cette amélioration s’est produite sans augmentation de la puissance moyenne, ce qui minimise le risque de dommages thermiques ou structurels aux cibles et aux composants optiques.
Les processus optiques non linéaires ont une influence dans divers domaines, notamment la génération d’harmoniques élevées et la physique de l’attoseconde, qui examine la dynamique des électrons sur des échelles de temps d’un quintillionième de seconde. Les expériences actuelles dans ces domaines se déroulent souvent à proximité des limites des dégâts matériels. En manipulant les propriétés statistiques quantiques de la lumière plutôt qu’en augmentant simplement l’énergie des impulsions, les chercheurs ont indiqué que la force d’interaction pouvait être affinée indépendamment de la puissance moyenne, ouvrant ainsi la voie à de futures expériences attosecondes à des coûts énergétiques inférieurs et à des dommages collatéraux réduits.
Ce travail s’inscrit dans une tendance plus large en optique quantique qui considère les fluctuations quantiques comme une ressource précieuse plutôt que comme du bruit. Bien que la technique soit encore expérimentale, elle suggère un avenir dans lequel les états quantiques structurés de la lumière joueront un rôle essentiel dans la technologie optique ultrarapide, complétant l’intensité laser traditionnelle. L’étude reflète un changement crucial dans la compréhension et l’application de la lumière quantique dans les interactions laser de haute précision.
