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Source de lumière atomique artificielle ultra-rapide

28.04.2016

Des scientifiques de l'Institut Niels Bohr (Copenhague) ont mis au point une nouvelle source de lumière ultrarapide. Il est basé sur un atome artificiel, ainsi que sur des technologies quantiques. Les chercheurs ont travaillé avec des points quantiques, qui sont un type d'atome artificiel. Sur leur base, soit dit en passant, il est censé construire des puces pour les ordinateurs quantiques.

Les sources lumineuses traditionnelles fonctionnent en récupérant de l'énergie : par exemple, elles collectent l'énergie électrique et la convertissent en lumière. Mais en même temps, une partie importante de l'énergie est perdue en raison du dégagement de chaleur. Les sources de lumière ultrarapides sont les lasers, les diodes électroluminescentes, ainsi que les dispositifs basés sur la lumière de photons individuels, créés à l'aide de technologies quantiques. L'idée de ce dernier a été exprimée en 1954, mais il n'a été possible de le mettre en œuvre qu'aujourd'hui.

Dans une boîte quantique, un électron peut être excité, par exemple, par exposition à la lumière ou à un laser. Dans ce cas, l'électron quitte sa place et laisse un trou. Plus le lien entre la lumière et la matière est fort, plus l'électron retourne rapidement dans le trou et plus la lumière est émise rapidement. Dans la nature, cependant, la connexion entre la lumière et la matière est faible, de sorte que les premières sources lumineuses qui ont été tentées de créer à l'aide de cette technologie se sont avérées trop lentes. Le physicien Robert Dicke a prédit en 1954 que la liaison pourrait être renforcée en augmentant le nombre d'atomes artificiels qui "partagent" l'état existant dans une superposition quantique.

Il était impossible de le démontrer, car les scientifiques ne pouvaient pas disposer les atomes si près les uns des autres qu'un effet quantique se produise, et en même temps s'assurer qu'ils n'entrent pas en collision. Des chercheurs de l'Institut Niels Bohr ont trouvé une méthode différente : ils ont imaginé une superradiance basée sur des photons émis par un seul point quantique.

Les auteurs de l'idée notent que dans leur expérience, un point quantique se comporte comme cinq, ce qui signifie que la génération de lumière se produit cinq fois plus rapidement. De plus, cette solution rend les points quantiques plus stables et résistants, par exemple aux ondes acoustiques.

Jusqu'à présent, les expériences se déroulent à une température qui n'est que de quelques degrés au-dessus du zéro absolu. À l'avenir, les scientifiques ont l'intention de résoudre ce problème, mais ils essaieront également d'abaisser la température afin d'établir comment les points quantiques se comporteront dans de telles conditions.

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