L’intrication quantique : une clé physique pour rendre le
désordre transparent

Des chercheurs de l’Institut des Nanosciences de Paris (INSP, CNRS / Sorbonne Université),
du Laboratoire Kastler Brossel (LKB, CNRS / ENS-PSL / Sorbonne Université / Collège de
France) et de l’Université de Glasgow ont développé une méthode innovante permettant de
rendre un milieu diffusant transparent uniquement pour une information portée par des paires
de photons intriqués, alors que ce même milieu demeure totalement opaque pour un faisceau de lumière classique. Transmettre fidèlement des informations spatiales, comme
l’image d’un objet, est un enjeu majeur de l’optique moderne. Cette tâche s’avère toutefois complexe dès que la lumière traverse des milieux désordonnés, comme des tissus biologiques, des turbulences atmosphériques ou des fibres optiques multimodes. Dans ces milieux, la diffusion brouille l’information, rendant l’image finale totalement illisible. Pour contourner ce phénomène, des techniques de modulation du front d’onde se sont
imposées comme des outils puissants. En modulant la phase de la lumière à l’aide de modulateurs spatiaux (SLM), elles permettent de compenser les effets de diffusion et
de refocaliser la lumière, qu’elle soit classique ou quantique. Cependant, jusqu’à présent, ces méthodes se contentaient d’inverser le processus de diffusion, sans tirer parti de la nature quantique de la lumière. Or, l’optique quantique offre un cadre fondamentalement plus riche que son équivalent classique, reposant sur une « double linéarité » qui offre des solutions de transmission jusqu’ici inaccessibles. En exploitant cette propriété, l’équipe de
recherche propose une méthode fondée sur les corrélations spatiales de paires de photons
intriqués pour surmonter le désordre optique et transformer le milieu complexe en un filtre
sélectif, capable de discriminer entre l’information classique et quantique. L’intrication agit alors comme une clé physique unique permettant de traverser le chaos.

L’expérience consiste à optimiser un masque de phase sur le SLM afin de préserver
spécifiquement les corrélations spatiales des photons intriqués après leur propagation à travers le milieu diffusant. Cette approche conduit à des solutions physiques impossibles à obtenir par les méthodes d’optimisation classiques. Elle repose sur une propriété unique de l’intrication : la préservation des corrélations à travers différentes bases optiques (ici, la base d’imagerie d’entrée et celle propre au milieu de diffusion). Ainsi, les corrélations spatiales des paires de photons (l’image transmise) sont préservées à la sortie, tandis que la lumière classique, soumise au même changement de base, voit son information
systématiquement détruite.

En transformant le désordre optique en un filtre sélectif capable de discriminer entre l’information classique et quantique, cette étude marque un tournant conceptuel : les milieux complexes ne sont plus de simples obstacles à franchir, mais deviennent des composants actifs et programmables.
Dans le domaine des communications sécurisées, cette discrimination physique ouvre des perspectives très prometteuses. À plus long terme, cette stratégie pourrait inspirer de nouvelles techniques d’imagerie à travers les tissus biologiques, en s’affranchissant des calculs complexes d’inversion du processus de diffusion. Enfin, le processus d’optimisation lui-même pourrait contribuer à résoudre certaines classes de problèmes d’optimisation dits « complexes » (hard), en s’apparentant à minimiser l’énergie d’un système physique décrit par un hamiltonien incluant des interactions multi-spins.

Ces travaux sont publiés dans les journaux Optica (optimisation) et Nature Physics
(transmission d’images sélective).

Références :
Non-classical optimization of entangled photons through complex media. Baptiste Courme,
Chloé Vernière, Malo Joly, Daniele Faccio, Sylvain Gigan et Hugo Defienne, Optica (2026).
Entanglement-enabled image transmission through complex media. Chloé Vernière, Raphaël
Guitter, Baptiste Courme et Hugo Defienne, Nature Physics (2026).

Instituts et laboratoires impliqués :
Sorbonne Université, CNRS, Institut des Nanosciences de Paris
Laboratoire Kastler Brossel, ENS-Universite PSL, CNRS, Sorbonne Universite, College de France
School of Physics and Astronomy, University of Glasgow
Archives ouvertes : Non-classical optimization of entangled photons through complex media,
Entanglement-enabled image transmission through complex media

Pour en savoir plus :

• https://www.lemonde.fr/sciences/article/2026/05/29/une-lumiere-quantique-qui-reste-nette-apres-avoir-traverse-le-brouillard_6694731_1650684.html
• https://www.radiofrance.fr/franceculture/podcasts/avec-sciences/avec-sciences-chronique-du-vendredi-29-mai-2026-2546806