Des physiciens démontrent l’inversion du temps des ondes optiques

Une équipe internationale de physiciens expérimentaux de l’Université du Queensland et des Nokia Bell Labs a généré des ondes optiques inversées dans le temps à l’aide d’un dispositif capable de contrôler indépendamment et simultanément tous les degrés de liberté classiques de la lumière.

Mounaix et al. développent une nouvelle technique pour démontrer l'inversion temporelle des ondes optiques, qui pourrait transformer les domaines de l'imagerie biomédicale avancée et des télécommunications. Crédit imageur : Mounaix et al.

Mounaix et al.. développent une nouvelle technique pour démontrer l’inversion temporelle des ondes optiques, qui pourrait transformer les domaines de l’imagerie biomédicale avancée et des télécommunications. Crédit imageur : Mounaix et al.

Le retournement temporel des ondes en physique ne signifie pas un voyage dans le futur ; il décrit un type spécial d’onde qui peut retracer un chemin en arrière à travers un objet, comme si l’on regardait un film de l’onde qui voyage, joué en sens inverse.

“Imaginez le lancement d’une courte impulsion de lumière à partir d’un point minuscule à travers un matériau diffusant, comme le brouillard”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Mickael Mounaix, chercheur à l’école de technologie de l’information et d’ingénierie électrique de l’Université du Queensland.

“La lumière part d’un seul endroit dans l’espace et d’un seul point dans le temps, mais elle se disperse en traversant le brouillard et arrive de l’autre côté à de nombreux endroits différents à de nombreux moments différents.”

“Nous avons trouvé un moyen de mesurer précisément où toute cette lumière diffusée arrive et à quels moments, puis de créer une version ‘à l’envers’ de cette lumière, et de la renvoyer à travers le brouillard.”

“Cette nouvelle onde lumineuse inversée dans le temps va retracer le processus de diffusion original comme on regarde un film à l’envers – pour finalement arriver à la source comme elle a commencé : une seule position à un seul moment dans le temps.”

La version inversée du faisceau lumineux, connue sous le nom d’onde inversée dans le temps, est un objet 3D d’apparence aléatoire, comme un petit nuage de lumière.

“Pour créer ce nuage de lumière, il faut prendre une boule de lumière initiale qui vole dans le système, puis la sculpter dans la structure 3D que vous voulez”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Joel Carpenter, également de l’école de technologie de l’information et d’ingénierie électrique de l’Université du Queensland.

“Cette sculpture doit s’effectuer sur des échelles de temps de l’ordre du trillionième de seconde, ce qui est trop rapide pour sculpter à l’aide de pièces mobiles ou de signaux électriques. Imaginez que vous tirez une boule d’argile à grande vitesse à travers un appareil statique sans pièces mobiles, qui découpe la boule, détourne les morceaux, puis les recombine pour produire une sculpture de sortie, tout cela pendant que l’argile vole sans jamais ralentir.”

“Il n’existait aucun dispositif capable de contrôler et de façonner entièrement un faisceau lumineux en 3D avant que l’équipe ne mette au point cette technique”, a déclaré le coauteur, le Dr Nick Fontaine, chercheur aux Nokia Bell Labs.

“Il est très important de contrôler la diffusion de la lumière aussi précisément que possible pour de nombreuses applications, allant de l’imagerie au piégeage d’objets par la lumière, en passant par la création de faisceaux laser très intenses.”

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications.

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