Les nanoparticules qui contrôlent le flux de lumière peuvent signifier un Internet plus rapide et moins cher

Imaginez une fenêtre avec une image gravée sur la surface, mais l’image est complètement différente lorsque vous marchez de l’autre côté.

Bien que cela semble impossible, des chercheurs de l’Université nationale d’Australie (ANU) y sont parvenus avec de petites diapositives translucides qui peuvent montrer deux images différentes à la fois lorsqu’elles sont vues de côtés opposés.

Par exemple, dans une expérience, les chercheurs ont créé une diapositive avec le continent australien d’un côté et l’opéra de Sydney de l’autre.

Les avancées dans le domaine appelé “optique non linéaire” peuvent être utilisées dans le traitement des données photoniques – en utilisant la lumière visible au lieu du courant électrique ou de l’infrarouge pour les calculs numériques.

Les chercheurs ont déclaré que ces nouveaux appareils basés sur la lumière pourraient éventuellement conduire à un Internet plus rapide et moins cher.

Leur étude a été publiée aujourd’hui dans la revue Nature Photonics.

Comment ça marche?

Comme vous l’avez peut-être remarqué, la lumière se déplace généralement de la même manière à travers un matériau tel que le verre ou l’eau.

Pour changer cela, les chercheurs ont créé de minuscules lames de verre recouvertes de nanoparticules cylindriques, chacune si petite que 12 000 d’entre elles tiennent dans une coupe transversale de cheveux.

Le physicien de l’ANU, Sergei Kruk, espère voir des applications dans le traitement des données.(Livré à : ANU)

Chaque cylindre contrôlait le flux de lumière comme des panneaux de signalisation, a déclaré N’IMPORTE QUEL physicien et co-auteur de l’article, Sergey Kruk.

“Nous avons pu introduire une asymétrie dans la propagation de la lumière”, a-t-il déclaré.

“Ainsi, lorsque la lumière se déplace vers l’avant et lorsqu’elle se déplace vers l’arrière, nous obtenons des résultats complètement différents.”

Le nom technique de ces “panneaux de signalisation” est “résonateurs diélectriques non linéaires”.

Les cylindres étaient constitués de deux couches de silicium et de nitrure de silicium. Chaque couche avait un indice de réfraction différent, qui mesure la vitesse à laquelle la lumière se déplace dans l’environnement et donc la flexibilité de la lumière dans le matériau.

Par exemple, les différents indices de réfraction de l’air et de l’eau sont la raison pour laquelle une cuillère dans un verre d’eau semble tordue.

Ces cylindres peuvent être agencés pour être « clairs » ou « sombres » dans le sens inverse ou avant uniquement, ou « clairs » ou « foncés » dans les sens avant et arrière.

Génération paramétrique asymétrique d'images
Les nanoparticules ont été positionnées pour former des images, en l’occurrence l’Opéra de Sydney et la carte de l’Australie.(Livré par : Sergei Kruk et al)

En plaçant ces quatre types de cylindres dans des motifs, le Dr Kruk et ses collègues de Chine, d’Allemagne et de Singapour ont pu former des images.

“Fondamentalement, les diapositives sont constituées de pixels individuels”, a déclaré le Dr Kruk.

“Et nous pouvons assembler ces pixels avec n’importe quel motif que vous aimez

Traitement des données basé sur la lumière

Benjamin Eggleton, directeur du Sydney Nano Institute, a décrit l’étude comme un “résultat significatif” et “fondé sur des principes”.

“Il s’agit d’une avancée fondamentale héroïque”, a déclaré le professeur Eggleton, qui n’a pas participé à l’étude.

Selon lui, l’application la plus évidente pour le traitement des données était les “composants nanophotoniques”.

UN Un élément clé de l’architecture complexe du traitement électronique des données et des micropuces est la diode, qui permet à l’électricité de circuler dans une seule direction.

Photos (en haut à droite et en bas à droite) des côtés opposés d'une seule diapositive de nanotechnologie
Photos (en haut à droite et en bas à droite) des côtés opposés d’une seule diapositive de nanotechnologie.(Livré par : Sergei Kruk et al)

En photonique ou en traitement de données basé sur la lumière, une diode est appelée isolateur.

Prise actuelle les isolateurs sont relativement volumineux et complexes, mais la recherche de l’ANU peut conduire à des conceptions beaucoup plus petites et plus simples, a déclaré le professeur Eggleton.

Les circuits photoniques, ou traitement de données optiques, ont été appelés l’avenir du traitement de données car ils peuvent être plus petits que les circuits électroniques, fonctionner à des vitesses plus élevées, utiliser moins d’énergie et produire moins de chaleur.

De nombreuses entreprises leaders de la technologie informatique quantique s’appuient sur des circuits photoniques “, a déclaré le professeur Eggleton.

“Et dans ces circuits, vous avez besoin de ces isolants.”

Internet plus rapide ?

Le Dr Kruk a également vu des applications dans les circuits photoniques.

Cela pourrait finalement conduire à un Internet plus rapide et moins cher, a-t-il déclaré.

Par exemple, il y a deux ans, des chercheurs ont construit un circuit photonique avec une vitesse d’horloge de 44,2 térabits par seconde entre 76 kilomètres de fibre optique entre deux campus de Melbourne.

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