Tour de force : de l’éléctricité conduite à une vitesse proche de la lumière

Dans le domaine de l’électronique, la vitesse de transfert des électrons conditionne en grande partie la rapidité avec laquelle l’information transite au sein des systèmes. Récemment, des scientifiques sont parvenus à atteindre des vitesses inférieures à un quadrillionième de seconde grâce à un dispositif expérimental.

100 millions d’impulsions lumineuses par seconde

À l’heure actuelle, les flux électroniques sont capables de commuter sur des temps de l’ordre de la picoseconde (10^–12 seconde), mais aussi impressionnante soit cette vitesse, elle peut encore être largement améliorée, comme le démontrent ces nouveaux travaux présentés dans la revue Nature Physics. Une équipe de physiciens de l’université de Constance, en Allemagne, est en effet parvenue à atteindre des vitesses sub-femtosecondes (inférieures à 10⁻¹⁵ seconde) en manipulant les électrons avec des ondes lumineuses spécifiques, générées par un laser ultra-rapide.

Grâce à cette technique, mise au point dans le cadre d’une expérience visant à manipuler les impulsions lumineuses ultra-courtes et à développer les nanostructures nécessaires, les scientifiques allemands ont pu commuter des courants électriques à environ 600 attosecondes (1 000 attosecondes représentant une femtoseconde). Le laser utilisé a été en mesure d’émettre 100 millions d’impulsions lumineuses à cycle unique par seconde, afin de produire un courant mesurable, tandis que l’emploi d’antennes d’or à l’échelle nanométrique a permis de concentrer le champ électrique de l’impulsion dans un espace de seulement 6 nanomètres de large.

Un aperçu lointain du futur de l’électronique

Si dépasser les restrictions induites par l’utilisation de semi-conducteurs au silicium classiques a constitué un défi de taille pour les chercheurs, ces derniers estiment que la configuration particulière de leur dispositif expérimental, permettant de générer des oscillations incroyablement rapides de la lumière afin d’aider les électrons à accélérer leur vitesse, pourrait offrir de nouvelles perspectives pour repousser les limites de l’électronique. « Il pourrait s’agir d’un aperçu lointain de son futur », estime Alfred Leitenstorfer, physicien ayant supervisé les recherches.

Selon les auteurs de l’étude, les limites des systèmes informatiques actuels pourraient être surmontées grâce à l’utilisation des nanoparticules plasmoniques et des dispositifs optoélectroniques, en tirant profit des impulsions lumineuses pour manipuler les électrons à très petite échelle. Il faudra probablement patienter encore longtemps avant que ce type de technologie ne soit intégré aux appareils grand public. « Il s’agit d’une recherche fondamentale dont nous parlons ici, et dont la mise en œuvre pourrait prendre des décennies », souligne Leitenstorfer.

Pour les chercheurs, l’étape suivante va consister à expérimenter une variété de configurations différentes en utilisant le même principe. Selon eux, cette approche pourrait même constituer un aperçu de l’informatique quantique, bien que le chemin pour y parvenir s’annonce encore long.