Une nouvelle méthode d’utilisation des photons pour transporter l’information pourrait fournir une nouvelle solution sans fil pour la communication. Une équipe de chercheurs a mis au point un moyen de « tordre les photons » pour améliorer le transfert d’information quantique dans un espace ouvert.
L’utilisation de particules de lumière, c’est-à-dire de photons, pour transmettre des informations n’est pas vraiment nouvelle. Les photons ont été utilisés dans un certain nombre de tests pour déterminer la précision des réseaux quantiques sur de longues distances. Alors que l’avènement de la communication quantique pourrait bien se profiler à l’horizon, une autre équipe de chercheurs a trouvé un moyen d’utiliser les photons pour transporter de l’information et des données sans fil, remplaçant potentiellement la fibre optique d’aujourd’hui et créant un Internet beaucoup plus rapide.
Des chercheurs de l’Université de Glasgow, au Royaume-Uni, en collaboration avec des collègues d’Allemagne, de Nouvelle-Zélande et du Canada, ont décrit ce qu’ils appellent le « moment angulaire optique » (OAM) dans une étude publiée récemment dans la revue Science Advances. Cela fonctionne en « tordant la lumière » à travers les espaces ouverts. Concrètement, l’équipe « tort » les photons en les faisant passer à travers une sorte d’hologramme spécial.
Capables de voyager dans des espaces ouverts, ces photons tordus peuvent transporter plus de données dans chaque transmission, tout en devenant suffisamment forts pour résister aux interférences causées par l’air turbulent. L’hologramme permet aux photons de transporter plus que les bits binaires habituels composés de 0 et 1 utilisés dans les communications numériques d’aujourd’hui – de la même manière qu’un réseau quantique s’appuie sur les bits quantiques (qubits) pour relayer l’information.
Image : Université de Glasgow
La méthode s’est révélée efficace sur une liaison spatiale libre de 1,6 km construite par l’équipe de recherche à Erlangen en Allemagne. La zone test simulait un environnement urbain avec toutes les sources potentielles de perturbation du signal.
Plus rapide et plus fiable
La mise au point de moyens plus fiables pour transférer l’information est plus que nécessaire, étant donné la façon dont le monde consomme aujourd’hui les données et l’information. « À une époque où notre consommation mondiale de données croît à un rythme exponentiel, il y a de plus en plus de pression pour découvrir de nouvelles méthodes de transport d’informations qui peuvent suivre l’énorme utilisation des données à travers le monde », a déclaré le Dr Martin Lavery, chef du Groupe de Recherche en Photonique Structurée à Glasgow, dans un communiqué de presse.
« Un système complet et fonctionnel de communication optique à impulsion angulaire, capable de transmettre des données sans fil à travers l’espace libre, a le potentiel de transformer l’accès en ligne pour les pays en développement, les systèmes de défense et les villes du monde entier », a-t-il ajouté. Puisque la fibre optique demeure le moyen le plus rapide de transférer l’information, Lavery croit que sa méthode peut « nous donner la bande passante de la fibre, mais sans avoir besoin de câblage physique ».
Bien qu’efficace, ce type de communication a ses propres limites. D’une part, le fait de se fier aux photons signifie qu’il ne peut pas être utilisé pour transmettre à l’intérieur. En outre, pour qu’un tel réseau sans fil soit pratique, il faut tenir compte d’un certain nombre d’autres questions : résiste-t-il aux interférences dues à des conditions météorologiques extrêmes ? Quelle quantité d’information peut-il gérer efficacement ?
L’équipe du Dr Martin Lavery a quand même réalisé une expérimentation prometteuse, démontrant comment l’optique dite adaptative peut améliorer le transfert d’informations quantiques. « Grâce à ces nouveaux développements, nous sommes confiants sur la possibilité que nous avons maintenant de repenser nos approches de la modélisation des canaux et les exigences imposées aux systèmes d’optique adaptative », a-t-il déclaré. « Nous nous rapprochons de plus en plus du développement des communications OAM qui peuvent être déployées dans un environnement urbain réel. »
Si cette solution s’avérait viable technologiquement, elle pourrait constituer une alternative de choix à la fibre optique. Le développement de cette dernière est extrêmement coûteux en raison de la nécessité d’enfouir des milliers de kilomètres de câbles. Cette technologie pourrait utilement compléter la fibre optique, notamment sur le dernier kilomètre. Selon nos confrères de 01.net, en libérant les opérateurs de cette contrainte physique, l’utilisation de la lumière torsadée permettrait d’accélérer le déploiement du très haut débit – par exemple en complément de la 5G, même dans les régions les plus reculées.
Sources : Futurism via Science Advances, Université de Glasgow
