Une propriété statistique non classique d’un champ lumineux ou d’un flux de particules caractérisée par une probabilité réduite de détecter deux quanta simultanément par rapport à une statistique aléatoire (Poisson), manifestée par g^(2)(0) < 1 et souvent associée à l’émission de photons uniques ou à des statistiques de nombre sous-Poissonniennes.

Principe

Les émetteurs quantiques capables d’émettre une seule excitation à la fois, ou les états quantiques avec fluctuations de nombre supprimées, produisent des corrélations temporelles où les événements de détection sont anticorrélés à courtes délais ; ceci reflète la structure des niveaux quantiques sous-jacente et l’impossibilité d’émettre deux quanta simultanément depuis un même émetteur quantique.

Démonstration

Fluorescence d’un atome unique, ion, molécule ou point quantique isolé : des mesures de coïncidence sur la lumière émise montrent une chute marquée à retard nul dans l’histogramme g^(2)(τ), avec g^(2)(0) bien inférieur à 1 une fois la résolution des détecteurs et le bruit de fond pris en compte.

Mauvaise application

Interpréter un faible taux de coïncidences comme de l’antibunching sans corriger le temps mort du détecteur, la résolution temporelle limitée, le filtrage spectral qui élimine les contributions multi-photoniques, ou sans soustraction du bruit de fond peut produire de faux positifs ; inversement, ne pas corriger le jitter temporel peut masquer un véritable antibunching.

Conséquence

L’observation de l’antibunching est une signature expérimentale directe d’émission particulaire non classique et valide le fonctionnement d’une source de photons uniques ; elle permet des technologies nécessitant des quanta un-à-un, comme la communication quantique sécurisée et certains protocoles de métrologie quantique.

Inversion

Le bunching, où g^(2)(0) > 1 (typique des sources thermiques ou chaotiques), en est l’opposé statistique et indique une tendance des quanta à arriver par grappes plutôt qu’à être anticorrélés à courts instants.

Limite

L’antibunching concerne les corrélations à courtes échelles temporelles comparables à la durée de vie de l’émetteur et à la résolution du détecteur ; il n’implique pas automatiquement des statistiques de nombre sous-Poissonniennes à long terme sans mesure additionnelle, et il peut être masqué par la lumière de fond, l’émission multimode ou des artefacts de détecteur.

Tension sémantique

La tension survient entre l’étiquetage d’une source comme « photon unique » parce qu’elle montre de l’antibunching et la reconnaissance que des métriques supplémentaires (efficacité, pureté, indiscernabilité) sont nécessaires pour la qualifier pour des tâches d’information quantique ; l’antibunching capture une propriété statistique mais pas la qualité opérationnelle complète d’une source.

Synthèse

L’antibunching est la suppression des événements de détection simultanés—g^(2)(0) < 1—fondée sur des contraintes d’occupation de niveaux quantiques ou des états sous-Poissoniens conçus ; c’est un indicateur expérimental robuste d’émission non classique un-à-un lorsqu’il est analysé avec des corrections appropriées pour les détecteurs et le bruit de fond.