Des scientifiques réussissent à stocker un rayon de lumière

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Le mercredi 07 fév 2007 Frédéric Garlan Paris

Une équipe de physiciens de l'Université de Harvard a annoncé être parvenue à stocker un rayon de lumière dans de la matière portée à des températures très basses et à faire redémarrer ce même rayon à distance, à partir d'une autre concentration de matière.

Les deux amas de matière étaient séparés d'un gouffre de 160 micromètres, une distance infime à l'échelle humaine, mais déjà substantielle au regard des règles de la physique quantique qui régissent l'infiniment petit.

Dans un article à paraître jeudi dans la revues cientifique britannique /Nature/,
Naomi Ginsberg et ses collègues expliquent avoir pris pour cible avec un laser quelques atomes de matière refroidis à très basse température. À quelques fractions de degrés au dessus du zéro absolu (-273 degrés), on est là dans le monde mystérieux des condensats de Bose-Einstein, un autre état de la matière aux propriétés physiques bien distinctes des traditionnels états gazeux, liquides et solides.

À ces températures excessivement froides, une partie des atomes de matière se réfugie dans un état d'énergie la plus basse possible. Les condensats deBose-Einstein en tirent leurs caractéristiques déroutantes où les règles de la physique traditionnelle semblent bafouées. Dans l'expérience américaine, les photons du rayonnement laser, comme englués dans de la mélasse, ont brutalement décéléré, passant de la vitesse de la lumière (300.000 kilomètres/seconde) à 20 km/heure, puis se sont arrêtés.

«L'information» - l'amplitude et la phase du signallumineux - s'est retrouvée imprimée à la manière d'un hologramme sur la matière du condensat. «Vous vous retrouvez avec une copie absolument parfaite de la pulsation de la lumière, mais sous forme de matière», a expliqué l'une des signataires de l'article, Lene Vestergaard Hau, interrogée par l'AFP par téléphone.

Dans cet environnement si particulier, la matière ne se comporte pas si différemment des ondes, les spécialistes parlant même d'ondes de matière. L'onde de matière portant les caractéristiques du signal lumineux a ensuite dérivé hors du premier condensat pour rejoindre, quelques fractions de millimètres plus loin, le second. Lorsque cette onde de matière entre dans le second condensat, en ressurgit un rayonnement identique au premier.

Dans un commentaire paru dans le même numéro de/Nature/, Michael Fleischhauer (Université deKaiserslautern) souligne que les deux condensats avaient été préparés de manière indépendante. Pourtant, l'expérience ne peut se comprendre que si les atomes des deux condensats sont considérés comme des objets absolument identiques du point de vue quantique. Cette expérience pourrait déboucher à terme sur des innovations technologiques majeures. On pourrait ainsi imaginer des ordinateurs quantiques, où le photon viendrait remplacer l'électron comme vecteur d'information.

Les composants électroniques vont en effet bientôt buter sur une limite physique, l'impossibilité de graver des circuits toujours plus fins. «Pour pouvoir traiter des données quantiques, il vous faut construire un réseau. Les photons de la lumière peuvent servir pour transmettre l'information quantique et les atomes sont idéaux pour le stockage et le traitement», a précisé M. Fleischhauer.

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