Amplifier un signal au moyen de l'optomécanique de cavité
© 2014 EPFL
Des chercheurs de l’EPFL ont développé une méthode théorique qui a recours à l’optomécanique pour amplifier les signaux de faible intensité.
L’amplification de signal est décisive pour tout ce qui concerne la recherche et la technologie. Elle nécessite toutefois de doser minutieusement la quantité de bruit autorisée afin d’éviter de masquer le signal en tant que tel. Ce réglage devient problématique avec des signaux très faibles, sur lesquels la mécanique quantique impose une limite de bruit encore plus basse que celle permise par un amplificateur. La conception de systèmes capables d’être fonctionnels à de si faibles niveaux auditifs est donc un défi majeur en physique et aurait un impact fort sur l’ingénierie et la technologie. Or, un article publié par Physical Review Letters annonce que des scientifiques de l’EPFL et de l’Université de Bâle ont développé une approche théorique visant à créer un tel amplificateur.
L’équipe de Tobias Kippenberg de l’EPFL (Laboratoire de photonique et mesures quantiques) et un scientifique de l’Université de Bâle ont en effet mis au point une méthode théorique susceptible d’amplifier les signaux avec un niveau de bruit moindre. Ce système consiste en un minuscule tambour mouvant. Une fois en déplacement, celui-ci module la fréquence de deux cavités micro-onde supraconductrices, c.-à-d. des structures métalliques qui confinent les ondes électromagnétiques au sein du spectre des micro-ondes.
Dans le modèle proposé, les photons micro-onde retenus dans une des cavités sont utilisés pour limiter le mouvement du tambour et le rendre suffisamment « silencieux » pour éliminer le bruit causé par les fluctuations de température. L’autre cavité micro-onde renferme le signal à intensifier en tant que tel. Le tambour l’amplifie via l’interaction entre la seconde cavité et son mouvement propre. Et comme le tambour est suffisamment « discret », le bruit ajouté au processus d’amplification se borne au « mouvement du point zéro. »
Source
Nunnenkamp A, Sudhir V, Feofanov A, Roulet A, Kippenberg TJ. 2014. Quantum-Limited Amplification and Parametric Instability in the Reversed Dissipation Regime of Cavity Optomechanics. Physical Review Letters 113, 023604 (2104)