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Quand la fibre optique arrête la lumière

Avec quelques millimètres de fibre optique et un nuage d’atomes de césium, des chercheurs du laboratoire Kastler Brossel, à Paris, ont montré que l’on pouvait stopper des photons, stocker l’information qu’ils contiennent, puis renvoyer l’information à travers la fibre. Une première, et une avancée pour de futurs réseaux de communication quantique.
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Quand la fibre optique arrête la lumière
Quand la fibre optique arrête la lumière © C.C. - Flickr - Twistiti

Ralentir la lumière, jusqu’à la stopper pour enregistrer l’information qu’elle porte, des physiciens savent le faire depuis quelques années. Des mémoires optiques, qui reposent sur l’interaction entre le faisceau de lumière et des atomes. Mais le dispositif était trop complexe (miroirs, lentilles….) pour envisager de l’utiliser dans des réseaux de communication à base de fibre optique.

Les chercheurs du laboratoire Kastler Brossel (UPMC, CNRS, ENS, Collège de France) ont eux aussi stoppé et stocké la lumière, mais directement dans la fibre.

Avec une fibre optique du commerce, étirée jusqu’à obtenir un diamètre de 400 nanomètres – moins que la longueur d’onde de la lumière utilisée. Dans ces conditions, dans le brin de nano fibre de quelques millimètres de longueur, une grande partie de l’énergie lumineuse circule en fait à l’extérieur de la fibre (ondes évanescentes). Elle peut donc interagir avec un nuage d’atomes de césium, refroidis par laser, dans lequel la fibre est plongée. Et c’est en déclenchant un phénomène physique à l’aide d’un laser additionnel que les chercheurs ont effectivement ralenti le faisceau, jusqu’à l’arrêter.

L’information portée par la lumière est alors transférée aux atomes de césium – un nuage de 2000 atomes – pendant quelques microsecondes, puis réémise pour reprendre sa propagation dans la fibre.

Dans la même étude, l’équipe parisienne a montré que leur mémoire optique à fibre pouvait fonctionner avec un seul photon...

Thierry Lucas

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