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Un vortex microlaser pour accélérer la transmission des données

« Pour transférer plus de données en utilisant moins d'énergie, nous devons repenser ce qu'il y a à l'intérieur de ces machines », dit le professeur Liang Feng, qui dirige, aux côtés du professeur Natalia Litchinitser, une équipe de l'université de Buffalo. Celle-ci vient, pour la première fois, de miniaturiser suffisamment un laser à « vortex » pour le faire tenir sur une puce informatique.

En 1965, l'ingénieur Gordon Moore, cofondateur d'Intel, prédisait le doublement du nombre de transistors des processeurs tous les deux ans. Mais cette loi devrait arriver à son terme dans les quelques années à venir, signant la fin de l'explosion exponentielle de la puissance des ordinateurs. À moins de chercher l'amélioration ailleurs. Il en va de même pour les données qui doivent circuler en passant par la lumière.

Une des réponses à ce ralentissement prévu a été le laser et la fibre optique. Transporter plusieurs signaux sur une même fibre s'appelle le multiplexage. Deux grandes variantes existent : le multiplexage temporel, où les signaux sont entrelacés, et le multiplexage en longueur d'onde, où chaque signal est doté d'une « couleur » différente. Mais ces deux techniques arrivent progressivement à leur limite.

C'est là que les chercheurs font appel au moment angulaire orbital (OAM). Celui-ci représente la « torsion » du flux lumineux. En effet, il est rare que la lumière se propage sagement « en ligne droite » : celle-ci « tourbillonne », suivant un chemin en spirale. Sans contrôle, chaque photon suit son propre tourbillon et le signal prend la forme d'un vortex anarchique, comme c'est le cas aujourd'hui.

Mais il est possible de « ranger » chaque signal lumineux sur une spirale donnée, et ensuite de superposer des faisceaux ayant chacun leur propre spirale. Grâce au multiplexage OAM, une équipe suédoise a par exemple réussi 2012 à transférer 320 Go de données par seconde en superposant huit faisceaux en un seul.

Les lasers obtenus, bien que jusqu'à 10 fois plus rapides que leurs pendants classiques, étaient jusqu'alors bien trop volumineux pour être implantés dans les entrailles d'un ordinateur. Cette barrière est désormais tombée.