Quand la lumière négative se met au service des espions

Au premier abord, la lumière négative peut apparaître comme un phénomène contre-intuitif. Celui-ci peut être observé lorsqu’un matériau émet moins de lumière que prévu. Habituellement, la luminosité augmente lorsqu’un objet émet de la lumière. Cet effet ne se produit pas dans le cas de la lumière négative où l’émission réduit le rayonnement total observé par rapport au rayonnement de fond. Le matériau peut ainsi apparaître plus sombre que son environnement, donnant l’impression qu’il absorbe davantage de rayonnement qu’il n’en émet. La lumière négative serait donc « plus sombre que l’obscurité ». Elle assombrit la lueur au lieu de l’intensifier et agit comme une lampe torche capable de « projeter l’obscurité » par rapport à la lumière ambiante. La lumière négative peut, par exemple, être observée dans les semi-conducteurs.

Un outil de dissimulation

Les propriétés de la lumière négative ont été exploitées par des scientifiques pour développer un moyen permettant de transmettre secrètement des informations en les dissimulant sous forme de rayonnement thermique ambiant. Pour y parvenir, Michael Nielsen, professeur d’ingénierie à l’Université de Nouvelle-Galles du Sud à Sydney et principal auteur de l’étude publiée le 5 mars dernier, a utilisé un procédé constitué de diodes thermoradiatives. S’appuyant sur le rayonnement infrarouge, le procédé rend uniquement la chaleur ambiante détectable par des caméras thermiques ; le motif créé est invisible, car les émissions sont identiques au bruit de fond thermique.

En dissimulant les données dans le rayonnement thermique naturel, l’équipe a réussi à transférer 100 kilobits de données par seconde. Un transfert indétectable par les observateurs extérieurs. Cette technologie a été nommée « communication thermoradiative sans signature ».

Alors que la plupart des méthodes de dissimulation des communications consistent à crypter les données pour rendre le message illisible, cette technique apporte une sécurité supérieure, car elle rend les données impossibles à intercepter. Comment tenter de déchiffrer le message lorsqu’aucune trace du message émis n’est détectable ? Le message n’est pas rendu incompréhensible comme avec le chiffrement standard mais invisible.

Bien que le débit initial de 100 kbit/s soit assez modeste, il ne serait pas difficile, selon Nielsen, de transférer des dizaines de mégabits par seconde avec les appareils existants et d’atteindre des vitesses de plusieurs gigabits par seconde avec des appareils plus performants utilisant du graphène.

Les perspectives que laisse entrevoir cet accroissement de la sécurité des données sont vastes. En particulier, les secteurs de la défense qui comprennent des communications confidentielles stratégiques et celui de la finance qui doit sécuriser ses transactions pourraient tirer profit de ce renforcement.

Plus généralement, à côté de la création de systèmes de communications quantiques inviolables, la lumière négative pourrait offrir des potentialités nouvelles dans le domaine de l’optique avancée ou de la puissance de calcul des ordinateurs quantiques.

La lumière négative est un phénomène qui reste largement à explorer. Il est intéressant de noter que la technique utilisée par l’équipe de Nielsen avait auparavant été mise en œuvre dans le cadre d’un autre projet nommé « soleil nocturne ». Le but était de produire de l’énergie solaire après le coucher du soleil en captant le rayonnement infrarouge absorbé par la Terre durant la journée et qui était libéré la nuit.