Une découverte notable pour un transport de l’information par les photons plus économe en énergie

Les équipes de recherche de l’Université de Brême, de Dortmund (Rhénanie-du-Nord-Westphalie) de Wurtzbourg (Bavière) et de Magdebourg (Saxe-Anhalt) ont étudié le transport de l’information par des agrégats de photons. Leurs résultats ont fait l’objet d’une publication dans le journal « Nature Communications ».

Aujourd’hui, le transport de l’information par l’intermédiaire des photons s’effectue principalement par fibre optique. Des pulses de lumière contenant plusieurs milliers de photons produit par des lasers sont envoyés, et ces pulses sont interprétés par le récepteur au bout de la fibre comme un bit de données. Pour traiter un gigabit de données, il faut donc transmettre un milliard de pulses par seconde, ce qui est très énergivore. En raison de l’augmentation permanente du flux de données échangées sur internet, le transport de l’information se doit d’être de plus en plus économe en énergie.

 

Les derniers progrès techniques ont permis de réduire l’énergie nécessaire au transfert de l’information en diminuant le nombre de photons par pulse de lumière, jusqu’à développer le pulse à photon unique.

 

L’équipe de l’Université de Dortmund a mis au point un outil permettant de détecter des photons uniques composant un pulse de lumière. Pour cela, elle utilise une source laser de taille nanométrique fabriqué par l’équipe de recherche de l’Université de Wurtzbourg qui émet des pulses de lumière contenant très peu de photons. Les équipes des Université de Brême et de Magdebourg ont montré que lorsque de telles sources émettent faiblement jusqu’à pouvoir distinguer chaque photon composant le pulse, les photons se déplacent le plus souvent par agrégats. Ils interagissent entre eux. Lorsque la puissance émettrice du laser augmente, le nombre de photons croît ainsi que la distance de séparation entre eux, minimisant la formation d’agrégats.

 

En plaçant plusieurs sources de lumière de même nature dans les conditions d’émission faible et en accordant ces sources entre elle, les chercheurs de l’Université de Wurtzbourg ont montré la formation de super-agrégats de photons. Ces super-agrégats peuvent se déplacer à la vitesse de la lumière dans la fibre et les interactions existant entre eux peuvent constituer un vecteur d’information moins énergivore et plus efficace que le transport par un pulse de lumière émis par laser.

 

[1] Le nanomètre est un million de fois plus petit que le millimètre.

 

Plus d’informations :

L’article publié dans « Nature Communications » est consultable à l’adresse suivante : http://www.nature.com/ncomms/2016/160510/ncomms11540/full/ncomms11540.html

 

Contacts :

Prof. Dr. Frank Jahnke – Institut de Physique théorique (Université de Brême) – tél : +49 421 218-62050 – email : jahnke[at]itp.uni-bremen.de

Prof. Dr. Sven Höfling Sven – Chaire de Physique théorique (Université de Wurtzbourg) – tél : +49 931 31-83613 – email : sven.hoefling[at]physik.uni-wuerzburg.de

 

Sources :

 

Rédacteur : Aurélien Gaufrès, aurelien.gaufres[at]diplomatie.gouv.fr – www.science-allemagne.fr