Développer des technologies futuristes comme les ordinateurs quantiques, les scientifiques devront trouver des moyens de contrôler les photons, les particules élémentaires de lumière, tout aussi précisément qu'ils peuvent déjà contrôler les électrons, les particules de base en informatique électronique. Malheureusement, les photons sont beaucoup plus difficiles à manipuler que les électrons, qui répondent à des forces aussi simples que le genre de magnétisme que même les enfants comprennent.

Mais maintenant, pour la première fois, une équipe dirigée par Stanford a créé une force pseudo-magnétique qui peut contrôler avec précision les photons. A court terme, ce mécanisme de contrôle pourrait être utilisé pour envoyer plus de données Internet via des câbles à fibres optiques. À l'avenir, cette découverte pourrait conduire à la création de puces à base de lumière qui fourniraient une puissance de calcul bien supérieure à celle des puces électroniques. "Ce que nous avons fait est si nouveau que les possibilités ne font que commencer à se matérialiser, " a déclaré le chercheur postdoctoral Avik Dutt, premier auteur d'un article décrivant la découverte en Science .

Essentiellement, les chercheurs ont trompé les photons - qui sont intrinsèquement non magnétiques - pour qu'ils se comportent comme des électrons chargés. Ils y sont parvenus en envoyant les photons à travers des labyrinthes soigneusement conçus de manière à ce que les particules lumineuses se comportent comme si elles étaient soumises à ce que les scientifiques ont appelé un champ magnétique « synthétique » ou « artificiel ».

"Nous avons conçu des structures qui ont créé des forces magnétiques capables de pousser les photons de manière prévisible et utile, " a déclaré Shanhui Fan, un professeur de génie électrique et scientifique principal derrière l'effort de recherche.

Bien qu'encore au stade expérimental, ces structures représentent une avancée sur le mode de calcul existant. Le stockage d'informations consiste à contrôler les états variables des particules, et aujourd'hui, les scientifiques le font en allumant et en éteignant les électrons d'une puce pour créer des zéros et des uns numériques. Une puce qui utilise le magnétisme pour contrôler l'interaction entre la couleur (ou le niveau d'énergie) du photon et le spin (qu'il se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse) crée des états plus variables que ce qui est possible avec de simples électrons marche-arrêt. Ces possibilités permettront aux scientifiques de traiter, stocker et transmettre beaucoup plus de données sur des appareils photoniques qu'il n'est possible aujourd'hui avec les puces électroniques.

Pour amener les photons dans les proximités nécessaires pour créer ces effets magnétiques, les chercheurs de Stanford ont utilisé des lasers, câbles à fibres optiques et autres équipements scientifiques du commerce. La construction de ces structures de table a permis aux scientifiques de déduire les principes de conception derrière les effets qu'ils ont découverts. Finalement, ils devront créer des structures à l'échelle nanométrique qui incarnent ces mêmes principes pour construire la puce. En attendant, dit Fan, "nous avons trouvé un nouveau mécanisme relativement simple pour contrôler la lumière, et c'est excitant."