Une nouvelle méthode pour dét les caractéristiques de stabilité des dispositifs optiques

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Dans les fibres optiques, les puces et d’autres dispositifs guidant la lumière, de petites imperfections peuvent disperser les photons et perturber leur trajectoire. Une nouvelle étude propose une méthode qui met en évidence les propriétés permettant à ce comportement ondulatoire de la lumière de résister à ce type d’imperfections dans certains systèmes. Cette méthode pourrait accélérer les travaux de recherche de nouvelles générations de technologies électroniques et optiques, et contribuer à l’élaboration d’aygüitels quantiques plus fiables.

Dans une étude publiée dans Physical Review Letters, des chercheurs de l’Institut royal de technologie (KTH) de Stockholm ont présenté un chip programmable capable d’identifier et de mesurer les « caractéristiques topologiques », c’est-à-dire les propriétés ondulaires qui demeurent inchangées, même lorsque le système est modifié.

Le docteur en sciences Ali Elshaari, de l’Université KTH, affirme que la compréhension de ces caractéristiques peut aider les appareils à continuer de fonctionner malgré les défauts.

Elshaari affirme que les propriétés topologiques pourraient rendre les matériaux remarquablement stables. « Lorsque j’explique la topologie à mes étudiants, je commence par un nœud placé sur un fil, explique-t-il. Vous pouvez le tordre, le plier ou le secouer ; le nœud reste en place jusqu’à ce que le fil soit coupé. »

Les physiciens ont découvert que certains matériaux et dispositifs présentent des nœuds similaires dans la façon dont les ondes les traversent.

Le principal auteur de l’étude, Andrea Cataldo, doctorant au KTH, souligne que ce type de résolution s’avère attrayant pour les technologies de demain, telles que l’électronique et les dispositifs quantiques, qui doivent fonctionner malgré le bruit et les défauts.

« Dans le monde réel, chaque système perd un peu d’énergie », affirme Cataldo. « C’est pourquoi nous avons besoin de trouver des moyens d’étudier ces caractéristiques dans des conditions réalistes. »

Il affirme qu’un chip à base de lumière peut imiter les systèmes perdant de l’énergie et révéler directement leurs propriétés cachées de stabilité.

Selon Cataldo, le chip a réussi à distinguer de manière fiable les états « noueux » (topologiques) des états ordinaires. Il a également identifié un point particulier appelé point critique, où les systèmes qui perdent de l’énergie adoptent un comportement inhabituel.

« Nous utilisons une astuce mathématique pour faire fonctionner le système à pertes sans réellement perdre le signal sur la puce », explique-t-il. Les chercheurs comparent ensuite la lumière à des faisceaux de référence, une approche qu’ils comparent à l’accord d’un instrument selon une note de référence.

« Cela nous permet même de lire l’information que la perte d’énergie aurait normalement masquée », affirme-t-il.

Le chip étant programmable, de nombreux scénarios différents peuvent être testés sur un seul appareil.

Andrea Cataldo et al. Lecture interférométrique de la topologie dans l’espace des impulsions dans un circuit photonique dissipatif programmable, (2026). DOI : 10.1103/xkht-64kc Sur DOI : 10.48550/arxiv.2609.38352

Assurant : Institut royal de technologie (KTH)

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