Des scientifiques ont mis au point un moyen de lier des photons à des électrons individuels, permettant la création d’un nouveau type de lumière bénéficiant des propriétés des deux particules élémentaires.
Il est facile de prendre pour acquise la lumière, de supposer que nous savons tout ce qu’il faut savoir à son sujet. Mais il se trouve que nous n’aurions pu qu’effleurer sa surface.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs qui publie ses résultats dans la revue Nature Communications annonce avoir découvert une nouvelle forme de lumière. L’étude en question suggère que de nouvelles particules pourraient révolutionner le domaine des circuits photoniques, leur permettant d’étudier des phénomènes quantiques sur une échelle visible.
« Les résultats de cette recherche auront un impact énorme sur la façon dont nous concevons la lumière, » a déclaré le principal auteur Vincenzo Giannini dans un communiqué.
Les photons sont le composant de base de la lumière. Lorsque ces particules entrent en contact avec un matériau, ils interagissent avec de nombreux électrons sur la surface du dit matériau. Le Dr. Giannini, qui enseigne au département de physique de l’Imperial College de Londres, a cherché à étudier l’interaction de ces photons avec une classe « récemment découverte » de matériaux aux propriétés électroniques étonnantes : les isolants topologiques. Isolants en volume, ils sont conducteurs en surface.
Pour se faire, l’équipe de Giannini a imaginé des modèles numériques qui permettraient de prédire ces interactions. Leurs modèles, qui étaient basés sur une seule nanoparticule constituée d’un isolant topologique, ont montré que la lumière pouvait interagir avec un seul électron de surface.
En couplant les deux particules, les chercheurs pouvaient alors combiner certaines propriétés des deux. En effet, la lumière se déplace normalement en ligne droite, mais lorsqu’elle est liée à un seul électron, elle peut suivre le chemin de l’électron le long de la surface du matériau. Et, tandis que les électrons s’arrêtent généralement quand ils rencontrent un mauvais conducteur, l’addition de photons avec ces électrons permettrait à la particule couplée à continuer à se déplacer.
Les circuits photoniques peuvent être utilisés pour des simulateurs de puissance quantique ou appliqués à des systèmes de mémoire quantique à l’état solide, qui sont une composante essentielle dans les ordinateurs quantiques. Selon les chercheurs, celle nouvelle forme de lumière pourrait améliorer la durabilité des circuits photoniques, les rendant moins sensibles aux «perturbations et aux imperfections physiques. »
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