On croyait le laser irremplaçable pour fabriquer des paires de photons intriqués. Une équipe germano-canadienne vient de prouver le contraire.
Le 6 août 2026, des chercheurs de l’Université d’Ottawa et de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière, à Erlangen en Allemagne, ont publié dans la revue Optica une expérience qui bouscule une certitude vieille de plusieurs décennies.
En concentrant de la lumière solaire brute dans un petit cristal, ils ont obtenu des photons intriqués, et l’ont prouvé.
On vous explique dans cet article, en quoi c’est important.
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La lumière du soleil pour être utilisée pour créer des photons intriqués, indispensable au chiffrement quantique des satellites
Deux photons qui ne font qu’un
Commençons par le trésor que ces physiciens cherchaient à produire.
Deux photons intriqués se comportent comme un objet unique, même séparés par une grande distance. Mesurez la polarisation de l’un (la direction dans laquelle son onde oscille) et celle de l’autre est fixée à l’instant même, comme par un lien invisible. Cette étrangeté, qui a valu le prix Nobel de physique 2022 à ses défricheurs, n’est pas qu’une curiosité de laboratoire. C’est la matière première du chiffrement quantique et donc la promesse de communications inviolables.
Pour fabriquer ces paires, les physiciens emploient un tour de passe-passe nommé conversion paramétrique descendante.
En traversant un cristal spécial, un photon d’un faisceau de pompe se scinde parfois en deux photons de moindre énergie, et ces jumeaux sortent liés. Restait la question de la source. Depuis toujours, on braquait un laser sur le cristal, et le soleil passait pour totalement inadapté.
Pourquoi le soleil semblait disqualifié
Un laser, c’est de la lumière ordonnée sur tous les plans à la fois : une seule couleur, une seule direction, des ondes qui montent et descendent en cadence. Les physiciens nomment cohérence chacune de ces formes d’ordre, et un laser les cumule toutes les trois. La lumière du soleil, elle, est le désordre incarné : un fouillis de couleurs partant dans toutes les directions, sans le moindre synchronisme.
Or voici l’idée théorisée par l’équipe de Robert Boyd à Ottawa.
L’ordre du faisceau de pompe ne conditionne l’intrication que pour la propriété à laquelle cet ordre se rapporte. Autrement dit, si l’on veut intriquer les photons sur leur polarisation, seul compte l’ordre de la pompe dans sa direction d’oscillation, pas sa couleur, ni sa direction de propagation. Le désordre du soleil dans ces deux derniers domaines devient alors sans importance. Le même groupe avait déjà validé le principe avec une simple diode électroluminescente, dont la lumière part elle aussi un peu dans tous les sens. Le soleil restait le cas le plus coriace.
| Propriété de la lumière | Laser | Lumière du soleil |
|---|---|---|
| Couleur | Une seule, très pure | Un large mélange de couleurs |
| Direction | Un faisceau parfaitement aligné | Des rayons partant dans tous les sens |
| Oscillation (polarisation) | Ordonnée et régulière | Exploitable après un simple filtrage |
| Effet sur l’intrication en polarisation | Excellente | Excellente aussi : seule l’oscillation compte |
Le désordre du soleil en couleur et en direction n’affecte pas l’intrication en polarisation, qui ne dépend que de l’ordre de la pompe dans sa direction d’oscillation. Source : Optica (2026).
Le soleil en bouteille, sous une tente noire
Reste que capter assez de soleil pour allumer un cristal de quelques millimètres relève du défi d’ingénieur.
L’équipe d’Hanieh Fattahi, à Erlangen, a bâti pour cela un concentrateur tout en verre. Une lentille de Fresnel de la taille d’une fenêtre, cette plaque rainurée qui courbe la lumière comme une grosse loupe, récolte le rayonnement sur près d’un mètre et demi de côté. Un cône de verre resserre ensuite le faisceau filtré jusqu’à le glisser dans une fibre optique large comme un cheveu, qui le porte enfin jusqu’au cristal.
Toute l’expérience s’est déroulée en plein air, sous une tente occultante, l’optique enfermée dans une boîte étanche à la lumière pour que seuls les rayons venus de la fibre atteignent les détecteurs. Une clôture coupait le vent, un moteur suivait la course du soleil.
La preuve par le test de Bell
Compter les paires prouve seulement que les photons sortent deux par deux. Ça ne dit pas qu’ils sont vraiment intriqués. Pour le vérifier, il faut s’assurer que le lien entre les deux dépasse tout ce que la physique ordinaire sait expliquer.
Imaginez deux dés lancés aux deux bouts d’une pièce : s’ils tombent trop souvent sur le même chiffre, trop souvent pour un simple hasard, c’est qu’un lien les unit. Les physiciens ont mis au point une mesure exactement pour ça, le test de Bell.
Le principe est celui d’une note de passage. En dessous d’un score de 2, tout peut s’expliquer sans intrication, par un hasard classique. Au-dessus, plus aucune explication ordinaire ne tient : le lien est bien quantique. Les paires nées du soleil ont décroché 2,54. La marge au-dessus de la barre est modeste, mais elle est réelle, et cela suffit : l’intrication est authentique.
Les chercheurs ont aussi vérifié la qualité de leurs paires par une autre mesure. Verdict : les photons solaires collent à près de 94 % au duo parfaitement intriqué qu’ils visaient. Un bon score, à ne pas confondre toutefois avec un rendement, ce chiffre dit que les paires obtenues sont propres, pas que le soleil se transforme massivement en photons jumeaux. Sur ce plan du rendement, justement, une bonne surprise attendait l’équipe : à conditions comparables, le soleil fabrique autant de paires qu’un laser. Le désordre solaire ne coûte donc rien en quantité.
Si la marge du test de Bell reste étroite, c’est à cause d’une lumière d’automne chiche, de nuages de passage et d’optiques encore perfectibles. Le soleil, lui, n’y est pour rien. Surtout, le montage n’a rien de solaire à cent pour cent : une alimentation électrique maintient le cristal à bonne température, des moteurs pointent l’astre. On parle d’une table d’optique sous une tente, pas d’un appareil prêt à l’emploi.
L’intérêt de l’expérience, c’est qu’un jour, un satellite en orbite, baigné d’un soleil gratuit et permanent, pourrait forger ses clés de chiffrement quantique sans laser ni le lourd attirail qui l’accompagne. La lumière qui nous éclaire depuis toujours cacherait ainsi, tapie dans son désordre, une ressource quantique insoupçonnée. Il aura fallu douter du dogme pour la voir !
Sources :
Etude originale :
C. Li, J. Brar, M. Kublbock, J. Upham, H. Fattahi, R. W. Boyd, “Generating quantum entanglement from sunlight” 13, 1508-1514 (2026). DOI: 10.1364/OPTICA.601797.
Optica (communiqué), Researchers generate quantum entanglement using sunlight (6 août 2026)
https://www.optica.org/about/newsroom/news_releases/2026/researchers_generate_quantum_entanglement_using_sunlight/
Communiqué détaillant la collaboration Ottawa–Max Planck et les déclarations de Cheng Li.
Université d’Ottawa, Quantum entanglement generated by sunlight for the first time (août 2026)
https://www.uottawa.ca/faculty-science/news-all/quantum-entanglement-generated-sunlight-first-time
Retour de l’équipe de Robert Boyd sur la théorie reliant cohérence de la pompe et intrication.
Crédit image de mise en avant : Florian Sterl et Soledad Cook
