Une nouvelle théorie en optique quantique suggère que l'interférence classique provient des états lumineux et sombres de la lumière

Quand la lumière s'annule elle-même — existe-t-elle encore ? La physique quantique dit oui

Imaginez braquer deux lampes torches au même endroit, mais au lieu d'éclairer davantage la zone, les faisceaux s'annulent complètement — comme des vagues qui se rencontrent de manière à produire de l'obscurité. Selon la physique classique, cette " annihilation parfaite " signifie que la lumière disparaît effectivement et ne peut plus interagir avec quoi que ce soit. Mais la mécanique quantique raconte une histoire différente, bien plus fascinante.

Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l'Université fédérale de São Carlos, de l'ETH Zurich et de l'Institut Max Planck d'optique quantique creuse ce mystère. Publiée dans Physical Review Letters, leur recherche montre que même lorsque le champ électrique moyen de plusieurs ondes lumineuses s'annule — ce qui ressemble à une " absence de lumière " d'un point de vue classique — la lumière existe toujours et peut influencer la matière au niveau quantique.

Comment est-ce possible ? En réalité, le comportement de la lumière ne se limite pas aux ondes — il concerne aussi les particules. En optique quantique, la lumière est constituée de photons, et ces photons peuvent s'intriquer de manière particulière. Les chercheurs ont découvert que les motifs d'interférence classiques (ceux qui font que la lumière s'annule) peuvent en fait s'expliquer en termes d'états quantiques collectifs " lumineux " et " sombres ". Il s'agit de combinaisons intriquées de photons appelées états binomiaux à deux modes.

Cela signifie que nous pouvons utiliser les règles des particules quantiques et de la superposition — sans avoir besoin de la description ondulatoire habituelle — pour expliquer le comportement de la lumière dans des configurations d'interférence complexes. Et cela pourrait même aider à résoudre certaines questions philosophiques de longue date sur la nature de la lumière et l'étrange danse entre onde et particule au cœur de la physique quantique.

En résumé, la lumière n'est pas seulement ce que nous voyons — c'est aussi ce que nous ne voyons pas.