La Chine établit un record mondial en piégeant la lumière plus d’une heure

Des chercheurs de l’Académie des sciences de l’information quantique de Pékin (BAQIS) ont réussi à stocker des informations sous forme de lumière pendant plus d’une heure, battant ainsi le précédent record et réalisant un exploit scientifique sans précédent. Ce défi, qui semblait insurmontable, représente une avancée majeure dans le domaine de l’informatique quantique. En effet, le stockage de la lumière est un enjeu central pour la recherche sur les ordinateurs quantiques qui pourraient transformer la façon dont nous traitons et stockons les données. Mais pourquoi est-ce si difficile de conserver la lumière et en quoi cette découverte pourrait-elle changer notre compréhension de la mécanique quantique ?

Le défi du stockage de la lumière

La lumière, ou plus précisément les photons qui la composent, sont des particules fondamentales qui voyagent à des vitesses incroyables. Or, c’est précisément cette rapidité qui rend leur stockage difficile. Contrairement aux électrons, qui peuvent être capturés dans des dispositifs à base de matériaux semi-conducteurs, les photons se déplacent à une telle vitesse qu’ils sont pratiquement impossibles à capturer et à stocker dans leur forme originale. De plus, les technologies actuelles de stockage de la lumière ne permettent de le faire que pendant de très courtes durées, ce qui limite leur utilisation dans les systèmes de communication quantique et les ordinateurs quantiques.

Les chercheurs du BAQIS ont donc dû trouver une manière innovante de ralentir ces photons suffisamment pour pouvoir les emprisonner sans perdre leurs informations précieuses. Cette avancée représente un énorme pas en avant dans la quête de stockage de données en utilisant les propriétés uniques des photons.

La solution innovante : conversion de la lumière en son

Pour contourner le problème de la vitesse des photons, les chercheurs ont opté pour une méthode astucieuse : convertir les signaux lumineux en signaux sonores. Étant beaucoup plus lents, les signaux sonores peuvent être facilement manipulés et stockés dans des matériaux spécifiques. Imaginez une particule de lumière transformée en une vibration sonore. Ce processus permet aux chercheurs de ralentir la lumière à une vitesse où elle devient beaucoup plus facile à retenir.

Pour ce faire, l’équipe a utilisé un matériau particulier, un film de carbure de silicium monocristallin, capable de piéger efficacement les informations lumineuses sous forme de signaux sonores. En raison de ses propriétés uniques (notamment sa stabilité de fréquence et ses faibles pertes internes), ce matériau a permis de prolonger la durée de stockage des photons de manière spectaculaire. Cette technologie permet ainsi d’encapsuler les informations contenues dans la lumière et de les maintenir pendant des périodes beaucoup plus longues qu’auparavant.

(image : un film de carbure de silicium monocristallin a permis aux chercheurs de piéger efficacement les informations lumineuses. )

Des résultats prometteurs

Le record mondial établi par les chercheurs est impressionnant : 4 035 secondes, soit plus d’une heure de stockage de lumière. Cette durée est bien au-delà de tout ce qui avait été réalisé précédemment. En effet, les précédentes tentatives de stockage de photons n’avaient permis de les maintenir pendant que quelques fractions de seconde. Le film de carbure de silicium monocristallin a montré des performances exceptionnelles, notamment en maintenant une stabilité de fréquence élevée même à des températures extrêmement basses.

L’impact de cette découverte, rapportée dans Nature Communications, pourrait être immense. L’une des principales applications réside dans le domaine des ordinateurs quantiques. Ces ordinateurs utilisent les principes de la mécanique quantique pour effectuer des calculs à des vitesses bien plus rapides que celles des ordinateurs classiques. Cependant, pour que l’informatique quantique atteigne son plein potentiel, les chercheurs doivent être en mesure de stocker et de manipuler des informations quantiques sur de longues périodes sans perte. Grâce à ce nouveau procédé de stockage de la lumière, il devient possible de maintenir plus efficacement les informations quantiques, ce qui pourrait accélérer le développement d’ordinateurs quantiques puissants.

D’autres applications intéressantes incluent la cryptographie quantique qui pourrait bénéficier de l’usage de photons pour sécuriser les communications à un niveau encore plus élevé qu’avec les technologies actuelles. Le stockage de la lumière pendant une durée prolongée pourrait également ouvrir la voie à de nouvelles découvertes dans les domaines des télécommunications, des capteurs quantiques et des simulations de phénomènes physiques complexes.

Les chercheurs prévoient maintenant d’étendre cette technologie en cherchant à augmenter la densité d’informations stockées et en explorant de nouvelles manières d’intégrer cette technique à d’autres technologies quantiques.