On réalise un interféromètre de Mach-Zehnder avec des modulateurs acousto-optiques (MAO) en guise de séparatrice. L’état des photons uniques émergents (cf. ci-dessous) est la superposition de deux états de fréquences différentes imprimés sur chacune des voies par les MAO. Ce n’est donc pas un état propre de l’énergie, il est donc non stationnaire c’est-à-dire qu’il évolue dans le temps sous la forme de battements à la différence de fréquence des MAO.
Single photon beat note in an acousto-optic modulator-based interferometer
Renaud Mathevet, Benoît Chalopin, Sébastien Massenot, American Journal of Physics, 2020, 8, pp.313. ⟨10.1119/10.0000299⟩
De façon plus générale, un photon unique peut être dans un état de superposition (cohérente) quelconque de fréquences différentes.
De même un mode spatial, gaussien par exemple, est une superposition cohérente d’ondes planes de directions différentes. Un photon est une excitation élémentaire de ce mode c’est-à-dire de cet état de superposition.
Travail en cours : On doit aussi considérer la polarisation du rayonnement, c’est-à-dire le degré de liberté interne associé au photon, son hélicité quand on considère une onde plane. Puisque tout mode concret du champ est une superposition d’ondes planes tant en fréquence qu’en direction il l’est nécessairement en polarisation qui évolue au cours de la propagation.