On dit que la lumière est la source de la vie, et dans un proche avenir, elle constituera peut-être aussi la base de nos besoins informatiques personnels quotidiens. Récemment, des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont exploité des énergies lumineuses spécifiques à partir d'un "paquet" de lumière en créant une nanocavité, ce qui pourrait aider au développement de futurs ordinateurs tout optiques.

Les câbles à fibre optique profitent déjà de la vitesse incroyablement rapide de la lumière pour transmettre des données Internet. Cependant, ces signaux doivent d'abord être convertis en impulsions électriques dans les circuits de votre ordinateur ou de votre téléviseur intelligent avant de pouvoir regarder votre émission préférée en streaming. Les chercheurs travaillent au développement de nouveaux ordinateurs entièrement optiques capables d'effectuer des calculs à l'aide d'impulsions lumineuses. Cependant, il est souvent difficile de contrôler avec précision les paquets d'énergie lumineuse, et de nouveaux dispositifs sont nécessaires pour façonner les impulsions lumineuses de manière commutable.

Dans une étude publiée le mois dernier dans Nanophotonics , des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont testé un nouveau guide d'ondes métallique qui contient une minuscule nanocavité de seulement 100 nanomètres de long. La taille de la nanocavité est spécialement conçue pour que seules des longueurs d'onde spécifiques de la lumière puissent y entrer. Cela fait que la nanocavité agit presque comme un atome artificiel aux propriétés accordables. En conséquence, des ondes lumineuses avec une énergie de résonance correspondante sont transmises, tandis que d'autres longueurs d'onde sont bloquées. Cela a pour effet de remodeler le paquet d'ondes lumineuses.

L'équipe a utilisé des ondes lumineuses qui voyagent le long de l'interface du métal et de l'air, appelées "polaritons de plasmon de surface". Cela implique de coupler le mouvement de l'onde lumineuse dans l'air avec le mouvement des électrons dans le métal directement en dessous. "Vous pouvez imaginer un polariton de plasmon de surface comme ce qui se passe lorsqu'un vent fort souffle sur l'océan. Les vagues d'eau et les ondes d'air circulent de concert", explique le professeur Atsushi Kubo, auteur principal.

Le guide d'ondes a été fabriqué à l'aide d'un colorant dont les propriétés de fluorescence changeaient en fonction de la présence de l'énergie lumineuse. L'équipe a utilisé des signaux lumineux de seulement 10 femtosecondes (c'est-à-dire 10 quadrillionièmes de seconde) et a créé un "film" des ondes résultantes à l'aide d'une microscopie fluorescente à deux photons résolue dans le temps. Ils ont découvert que seule la composante spectrale correspondant à l'énergie de résonance de la nanocavité pouvait continuer à se propager le long de la surface métallique. "La capacité de remodeler sélectivement les formes d'onde sera la clé du développement des futurs ordinateurs optiques", déclare le professeur Kubo. Les résultats de ce projet pourraient également aider à rationaliser la conception d'autres dispositifs de spectroscopie optique ultrarapide. + Explorer plus loin

Les plasmons de surface se déplacent presque à la vitesse de la lumière et voyagent plus loin que prévu