Des chercheurs ont "compressé" la lumière. Et votre ordi va adorer ça

#photonique
Grégory Rozières 

Publication: 27/10/2015

Comment ce matériau peut révolutionner votre smartphone, en permettant à la lumière d'être très infiniment rapide. | Harvard

SCIENCE - Rien ne peut voyager plus vite que la lumière. Alors quand on nous promet que l'informatique de demain ne sera pas faite d'électronique, mais de photonique, ne sera plus basée sur l'électron mais sur le photon, cette particule de lumière pure, on imagine des ordinateurs et smartphones des milliers de fois plus rapides que ce dont nous disposons aujourd'hui. Un peu comme quand on vous remplace l'ADSL (courant électrique) par la fibre (courant lumineux). Forcément, ça va plus vite...Cette promesse n'est pas littéralement pour demain, vous vous en doutez. Mais nous nous en rapprochons chaque jour, et la prouesse d'une équipe de l'école d'ingénierie et de sciences appliquées d'Harvard (SEAS) est un grand pas en avant.Dans un article publié le 19 octobre dans Nature Photonics,, Eric Mazur, professeur de physique au SEAS, et son équipe expliquent avoir réussi à créer un métamatériau permettant de manipuler la lumière comme jamais auparavant. Ce "cristal photonique" est composé de piliers de silicone 10.000 fois plus petits qu'un cheveu."La lumière n'aime pas en général être comprimée ou manipulée, mais ce métamatériau permet de la manipuler d'une puce à l'autre, de tordre, de plier et réduire le diamètre d'un rayon de notre échelle macroscopique jusqu'au nanoscopique", explique Eric Mazur. Et derrière cette prouesse, les potentielles révolutions technologiques sont nombreuses.Une vitesse (de phase) infinieMais comment les chercheurs ont-ils réussi ce tour de force? En réalité, ce métamatériau permet à la lumière qui le traverse d'atteindre une vitesse infinie. Là, vous vous dites peut-être qu'il y a quelque chose qui cloche. Einstein n'a-t-il pas démontré que rien ne pouvait aller plus vite que la vitesse de la lumière, qui si elle est très rapide (300 millions de mètres par seconde), n'est pas infinie?Dans ce métamatériau, ce n'est pas la vitesse pure de la lumière qui est infinie, mais ce qu'on appelle la vitesse de phase. Kézako? Comme vous le savez peut-être, une onde (la lumière, par exemple) ne se déplace pas tout droit et oscille: il y a des crêtes et des creux. La vitesse de phase, c'est la mesure de ces oscillations. Ainsi, sur l'image ci-dessous, le point rouge nous indique la vitesse de phase d'une onde. Sa fréquence, en quelque sorte.Cette vitesse de phase n'est pas aussi stable dans la pratique et change quand l'onde rencontre différentes surfaces. Par exemple, dans l'eau, cette vitesse de phase baisse. Cette baisse se mesure selon "l'indice de réfraction". et justement, le fameux métamatériau des chercheurs d'Harvard possède un indice de réfraction de zéro (ou très proche, en tout cas).
Ce qui implique que la vitesse de phase est infinie. Ce qui veut dire qu'il n'y a plus de creux ni de crêtes. Ou plutôt qu'il y a tout le temps, de manière superposée, des creux et des crêtes. "C'est un peu comme les roues des voitures qui, dans un film, peuvent sembler immobiles car la fréquence de la roue et celle du film se contrebalancent",explique Eric Mazur à Ieee.Des antennes fines comme une feuille aux ordinateurs photoniques"Si la vitesse de phase est infinie, alors la longueur d'onde est infinie, le chemin parcouru par la lumière dans ce métamatériau est considéré comme nul. On peut donc faire prendre au matériau toutes les formes imaginables", nous explique Sébastien Guenneau, directeur de recherche CNRS à l'Institut Fresnel de Marseille.Le champs des possibles est alors bien vaste. "On peut imaginer des antennes ultra-compactes, planes comme une feuille", explique-t-il. Il serait alors possible d'avoir des antennes 4G (ou plutôt 5G, d'ici là) partout. "Il y a aussi un intérêt pour la fibre optique. Aujourd'hui, si on coude une fibre à 45°, on a une déperdition de lumière de 30 à 40%", précise le chercheur.Si on voit encore plus loin, on pourrait imaginer des ordinateurs où l'électron serait remplacé par le photon. La vitesse d'un électron dans un transistor est des milliers de fois plus faible que celle de la lumière. De plus, les transistors chauffent, ce qui implique une perte d'information. Avec un ordinateur photonique, l'information serait des milliers de fois plus rapide et sans perte.On est bien évidemment à des décennies de ce genre d'applications concrètes et il faudra de nombreuses recherches pour que ce prototype puisse être industrialisé. "Il n'y a pas de révolution théorique, mais c'est une vraie prouesse technologique" dans un domaine de recherches qui évolue constamment depuis 15 ans, explique Sébastien Guenneau. Et ce ne sera pas la dernière.http://www.huffingtonpost.fr/2015/10/27/compresser-lumiere-infinie-metamateriau-ordinateurs_n_8396770.html?ncid=fcbklnkfrhpmg00000001