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Des chercheurs des universités de McMaster et de Harvard ont développé un nouveau dispositif dans lequel les faisceaux lumineux communiquent entre eux à travers la matière solide, jetant ainsi les bases d’une nouvelle forme de calcul informatique.

Un hydrogel « intelligent » pour guider les faisceaux lumineux

Présenté dans la revue PNAS, ce dispositif innovant associe une forme particulière d’hydrogel à des techniques de manipulation et de mesure de la lumière réalisées en laboratoire. Semblable à de la gelée, le matériau translucide contient des molécules sensibles dont la structure change en présence de lumière, ce qui confère au gel des propriétés particulières, à la fois pour contenir les faisceaux lumineux et pour faire transiter des informations entre eux. Habituellement, les faisceaux lumineux s’élargissent au fur et à mesure qu’ils se déplacent, mais ce gel va permettre de canaliser les filaments de lumière.

Lorsque plusieurs faisceaux laser, possédant un diamètre deux fois plus faible que celui d’un cheveu humain, traversent le même matériau, les chercheurs ont établi qu’ils affectent mutuellement leurs intensités respectives, même lorsque leurs champs optiques ne se chevauchent pas. C’est ici qu’entre en scène l’hydrogel « intelligent », qui va permettre de gérer efficacement l’interaction entre ces filaments. Celle-ci peut être démarrée, arrêtée, modifiée et lue, produisant une sortie prévisible à haute vitesse. Une particularité qui pourrait un jour permettre de produire des systèmes informatiques dont la puissance de calcul ne dépendrait pas de circuits imprimés, avancent les scientifiques.

Le calcul tout-optique permettrait de se passer de composants électroniques rigides

« Bien qu’ils soient séparés, les faisceaux peuvent toujours interagir et changent en conséquence. Ce qui laisse entrevoir, à long terme, la possibilité de concevoir des systèmes informatiques tirant profit de cette réactivité intelligente », précise Kalaichelvi Saravanamuttu, auteure principale de l’article. « Nous pouvons non seulement concevoir des matériaux photosensibles qui changent de manière réversible leurs propriétés optiques, chimiques et physiques en présence de lumière, mais également utiliser ces changements pour guider et manipuler la lumière », ajoute de son côté Derek Morim, ayant également participé aux recherches.

En d’autres termes, l’équipe de recherche estime que ce type de travaux nous rapproche, lentement mais sûrement, de l’informatique tout-optique, où les calculs seraient uniquement effectués à l’aide de faisceaux lumineux.

« La plupart des systèmes informatiques actuels utilisent des matériaux solides tels que des fils métalliques, des semi-conducteurs et des photodiodes, pour coupler l’électronique à la lumière », explique Amos Meeks, chercheur à Harvard. « Le calcul tout-optique permettrait de se passer de ces composants rigides. On pourrait ainsi imaginer un robot entièrement souple, sans circuits, piloté uniquement par la lumière du soleil », conclut-il.

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