(Phys.org) -- Les chercheurs s'orientent vers la création de nouvelles technologies optiques utilisant des « métamatériaux nanostructurés » capables d'une transmission ultra-efficace de la lumière, avec des applications potentielles, notamment les cellules solaires avancées et l'informatique quantique.

Le métamatériau - des couches d'oxyde d'argent et de titane et de minuscules composants appelés points quantiques - modifie considérablement les propriétés de la lumière. La lumière devient "hyperbolique, " qui augmente la sortie de lumière des points quantiques.

De tels matériaux pourraient trouver des applications dans les cellules solaires, des diodes électroluminescentes et un traitement de l'information quantique bien plus puissants que les ordinateurs d'aujourd'hui.

"La modification de la topologie de la surface en utilisant des métamatériaux offre une voie fondamentalement nouvelle pour manipuler la lumière, " dit Evgenii Narimanov, professeur agrégé de génie électrique et informatique à l'Université Purdue.

Les résultats ont été détaillés dans un document de recherche publié le 13 avril dans la revue Science .

De tels métamatériaux pourraient permettre d'utiliser des photons uniques - les minuscules particules qui composent la lumière - pour la commutation et le routage dans les futurs ordinateurs. Alors que l'utilisation de photons accélérerait considérablement les ordinateurs et les télécommunications, les dispositifs photoniques conventionnels ne peuvent pas être miniaturisés car la longueur d'onde de la lumière est trop grande pour tenir dans les minuscules composants nécessaires aux circuits intégrés.

"Par exemple, la longueur d'onde utilisée pour les télécommunications est de 1,55 microns, qui est d'environ 1, 000 fois trop grand pour la microélectronique d'aujourd'hui, " a déclaré Narimanov.

Métamatériaux nanostructurés, cependant, pourrait permettre de réduire la taille des photons et la longueur d'onde de la lumière, permettant la création de nouveaux types de dispositifs nanophotoniques, il a dit.

Le travail était une collaboration de chercheurs du Queens et des City Colleges de la City University of New York (CUNY), Université Purdue, et Université de l'Alberta. L'étude expérimentale a été menée par l'équipe CUNY, tandis que le travail théorique a été effectué à Purdue et en Alberta.

L'article scientifique est rédigé par les chercheurs de la CUNY, Harish N.S. Krishnamoorthy, Vinod M. Menon et Ilona Kretzschmar; le chercheur de l'Université de l'Alberta Zubin Jacob; et Narimanov. Zubin est un ancien doctorant de Purdue qui a travaillé avec Narimanov.

L'approche pourrait aider les chercheurs à développer des « systèmes d'information quantique » bien plus puissants que les ordinateurs d'aujourd'hui. De tels ordinateurs quantiques tireraient parti d'un phénomène décrit par la théorie quantique appelé « intrication ». Au lieu de seulement les états de un et de zéro, il existe de nombreux "états quantiques intriqués" possibles entre les deux.