Un nouveau miroir destiné à la recherche en physique quantique pourrait détecter la fausse monnaie

Monday, April 13, 2020

In English.

Des chercheurs de l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo ont mis au point un nouveau type de miroir qui pourrait servir à détecter de faux billets de banque.

Comme les êtres humains, les photons — particules quantiques de lumière — peuvent être droitiers ou gauchers. Dans certaines applications, les chercheurs ont besoin de distinguer les photons droitiers des photons gauchers, par exemple pour étudier l’arrangement des molécules dans un médicament.

Dans de récents travaux dirigés par Behrooz Semnani, chercheur en 2e année de postdoctorat à l’IQC, des scientifiques ont créé une structure 2D qui, tout comme un miroir, réfléchit les photons d’un type (droitiers ou gauchers), mais, à la différence d’un miroir ordinaire, laisse traverser les photons de l’autre type. Cette structure est un miroir à cristal photonique : une fine membrane ayant un motif chiral répétitif de perforations et ressemblant à un filtre très fin. L’adjectif chiral signifie que le motif n’est pas identique à son image dans un miroir. Par exemple, les lettres S et Z sont chirales.

La mise au point de ce nouveau miroir permettra de distinguer les photons dans un grand nombre d’applications, notamment la détection de fausse monnaie. Comme cette structure a une épaisseur inférieure à un micromètre, on peut l’imprimer sur des documents officiels — tels que des billets de banque —, où elle constitue une caractéristique invisible de sécurité permettant de détecter la contrefaçon.

« Cette structure est invisible à l’œil nu, dit M. Semnani. Grâce à ses propriétés caractéristiques, elle ne peut être détectée que lors d’une inspection avec une lumière ayant la longueur d’onde et le sens de polarisation appropriés. Elle peut être produite en série, ce qui est important pour des applications pratiques comme la détection de fausse monnaie. » [traduction]

Ces travaux prouvent que l’on peut distinguer les photons selon leur caractère droitier ou gaucher à l’aide d’une structure 2D fine, alors qu’auparavant on pensait avoir besoin de structures 3D épaisses et complexes.

L’article intitulé Spin-Preserving Chiral Photonic Crystal Mirror (Miroir à cristal photonique chiral conservant le spin), de MM. Semnani, Flannery, Al Maruf et Bajcsy, est paru le 20 février 2020 dans la revue Light Science and Applications du groupe Nature Publishing.

Ces recherches ont été menées en partie grâce à l'appui du Fonds d’excellence en recherche Apogée Canada (FERAC).

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