TECHNOLOGIE
Un théorème vieux de 350 ans révèle une nature profonde de la lumière
Depuis les travaux de Newton et Huygens au XVIIe siècle, le débat sur la nature de la lumière – onde ou particule – est un sujet scientifique intense. Désormais, une équipe de la Stevens Institute of Technology, menée par Xiaofeng Qian, nous offre un nouveau regard sur ce débat vieux de plusieurs siècles en utilisant un théorèmemécanique datant de 350 ans, habituellement appliqué aux pendules et planètes, pour explorer les comportements complexes des ondes lumineuses.
Credit: Stevens Institute of Technology. Qian et son équipe ont découvert qu’un degré d’enchevêtrement non quantique d’une onde lumineuse est directement lié à son degré de polarisation. Lorsque l’un augmente, l’autre diminue, ce qui permet de déduire le degré d’enchevêtrement à partir de la polarisation et inversement. Cela implique que des propriétés optiques complexes peuvent être déduites d’une mesure plus simple: l’intensité lumineuse.
Pour arriver à cette découverte, l’équipe a utilisé un théorème mécanique formulé par Huygens en 1673. Bien que ce théorème décrive habituellement les relations entre les masses et leur moment de rotation, Qian a réussi à l’appliquer à la lumière. Comment ? En considérant l’intensité lumineuse comme une « masse » et en la cartographiant dans un système coordonné expliqué par le théorème de Huygens.
La capacité de représenter une onde lumineuse à l’aide de ce système mécanique a permis à l’équipe de révéler des liens jusqu’alors inconnus entre les propriétés de l’onde. Les relations entre l’enchevêtrement et la polarisation sont devenues évidentes.
Selon Qian, comprendre ces relations peut avoir des implications pratiques. Il serait possible de déduire des propriétés complexes des systèmes optiques à partir de mesures d’intensité lumineuse plus simples. De plus, ces découvertes ouvrent la voie à l’utilisation de systèmes mécaniques pour simuler et mieux comprendre les systèmes d’ondes quantiques.
