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Détecter des objets cachés à travers le désordre

publié le , mis à jour le

En sondant des systèmes de diffusion complexes avec des champs lumineux façonnés, il est désormais possible de détecter des objets cachés avec des flux de photons exceptionnellement faibles

En espace libre, il est facile de déterminer si un objet est présent ou non en mesurant la lumière qu’il diffuse. Cependant, lorsque cet objet est entouré d’un milieu diffusant complexe, cette tâche devient extrêmement difficile en raison des processus d’absorption et de diffusion multiple qui se produisent dans le système.

Dans le cadre d’une collaboration avec l’Université d’Utrecht (Pays-Bas) et TU Wien (Autriche), nous avons démontré théoriquement et expérimentalement comment détecter un objet caché dans un milieu complexe désordonné avec un flux de photons exceptionnellement faible. Pour cela, nous avons réussi à identifier et générer des champs incidents spécifiquement optimisés dans ce but. La lumière est guidée à travers le désordre de manière optimale, non seulement afin d’interagir fortement avec l’objet, mais aussi afin d’être efficacement détectée par l’observateur (voir la figure ci-jointe).

Ces résultats montrent comment effectuer des mesures peu destructives même dans des milieux diffusants complexes, tels que des processeurs nano-structurés ou des tissus biologiques. D’un point de vue fondamental, ce travail s’inscrit dans le cadre d’une ligne de recherche visant à mieux comprendre le transport de l’information dans les milieux diffusants complexes (à ce sujet, voir également Nat. Phys. 17, 564-568, 2021, dans lequel nous avons démontré comment estimer précisément la valeur d’un paramètre malgré la complexité de tels milieux).

Voir en ligne : D. Bouchet, L. M. Rachbauer, S. Rotter, A. P. Mosk, and E. Bossy, "Optimal control of coherent light scattering for binary decision problems", Physical Review Letters 127, 253902 (2021)