Métamatériaux quantiques : une révolution technologique ?

Une étude sur les métamatériaux quantiques (matériau composite artificiel qui présente des propriétés électromagnétiques qu’on ne retrouve pas dans un matériau naturel) vient d’être menée conjointement par Prof. Mordechai Segev, du département de physique du Technion, et Prof. Erez Hasman de la faculté d’ingénierie mécanique du Technion. Les deux groupes sont affiliés au Centre Helen Diller pour la science, la matière et l’ingénierie quantiques et l’Institut de nanotechnologie Russell Berrie.

Les chercheurs ont démontré pour la première fois qu’il était possible d’appliquer des métamatériaux au domaine de l’information quantique et de l’informatique, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses applications pratiques, telles que le développement de cryptages innovants, qui ouvrent eux-mêmes la voie à de nouvelles applications en informatique.

Alors que, jusqu’à présent, l’utilisation de métamatériaux s’est largement limitée à des manipulations utilisant la lumière classique, les chercheurs du Technion ont montré pour la première fois qu’il était expérimentalement possible d’utiliser les métamatériaux pour créer des systèmes d’optique quantique.

Les métamatériaux sont des matériaux artificiels, constitués de nombreuses structures artificielles à l’échelle nanométrique conçues pour réagir à la lumière de différentes manières. Les métasurfaces sont la version bidimensionnelle des métamatériaux : des surfaces extrêmement minces composées de nombreuses nano-antennes optiques, chacune conçue pour remplir une fonction spécifique lors de l’interaction avec la lumière.

Avec la technologie actuelle, il est possible de concevoir et de fabriquer des matériaux dotés de propriétés électromagnétiques presque arbitraires. Par exemple, on peut concevoir et fabriquer une « cape d’invisibilité » qui peut dissimuler de petites choses face à un radar. Jusqu’à présent, cela avait été fait avec une lumière classique, donc des radiations lumineuses classiques. Que se passe-t-il si, à la place, on utilise de la lumière quantique ?

En effet, le domaine de l’information quantique est un enjeu majeur pour l’économie, les ordinateurs quantiques pouvant, théoriquement, être des centaines de millions fois plus rapides que les ordinateurs classiques. De nombreux systèmes sont explorés aujourd’hui pour développer ces futures technologies quantiques : atomes, ions, photons, etc. Les technologies quantiques optiques, qui utilisent la lumière comme vecteur de l’information quantique, ont connu des succès remarquables ces dernières années, tels que la communication de clés cryptographiques ou la téléportation quantique sur des centaines de kilomètres.

Ainsi, un tout nouveau champ de recherche et son application technologique est ouvert. La possibilité de concevoir et d’utiliser des matériaux spécifiques pour une application donnée, associée aux propriétés bien supérieures des systèmes d’optique quantique aux systèmes classiques en matière de transfert de l’information, ne peut que laisser rêveur devant ces possibles applications technologiques.

Guillaume Duret, post-doctorant au Technion

Source : www.diplomatie.gouv.fr