L'invisibilité temporelle accélère par 100 les réseaux optiques

Des prismes mis au point pour ralentir la lumière dans le but de devenir invisible servent en définitive à optimiser les décodeurs au bout des fibres optiques.

En voulant recréer un accessoire de science-fiction, des chercheurs de l’université de Cornell (USA) ont découvert le moyen de multiplier par 100 le débit des fibres optiques. Au départ, ils ont mis au point un prototype de cape d’invisibilité, c’est-à-dire un dispositif optique qui dissimule un objet aux regards alentour. Contrairement aux autres projets du même genre, cette cape d’invisibilité fonctionne. Car plutôt que de s’acharner à dévier les rayons lumineux dans l’espace pour qu’ils contournent un objet sans le voir, les chercheurs ont ici joué sur la composante du temps. Ils ont ralenti la course des rayons lumineux pour qu’ils n’aillent pas heurter un objet au moment où celui-ci croise leur trajectoire.

En l’état d’avancement actuel du projet, l’invisibilité ne dure que dix milliardièmes de secondes. Trop peu pour être utile.

De 1 Go/s à 100 Go/s

Il n’empêche. Le principe de fonctionnement de la cape d’invisibilité temporelle pourrait déjà avoir des usages autrement plus pragmatiques. Alexander Gaeta, qui dirige l’équipe de chercheurs, évoque son utilisation dans la fabrication des réseaux optiques bien plus rapides, avec une bande passante de 1 THz (environ 100 Go d’informations par seconde) au lieu des 1 à 10 GHz conventionnels (soit jusqu’à 1 Go/s environ).

Au cœur de la cape d’invisibilité temporelle, on trouve des prismes qui décomposent un signal lumineux non pas en plusieurs rayons divergents, mais en plusieurs rayons successifs (ceux de couleur bleue arrivant les premiers et ceux de couleur rouge, les derniers). Il en résulte que les appareils électroniques qui codent et décodent les signaux informatiques à chaque bout du réseau sont moins complexes à construire. On peut les fabriquer avec des composants rapides, sans pour autant multiplier les taux d’erreurs.

Absolument aucun rapport avec la sécurité

Paradoxalement, il y a un domaine dans lequel cette cape d’invisibilité ne va en revanche servir à rien. C’est celui de la confidentialité des données qui transitent sur les réseaux optiques. A l’inverse, cette cape aurait plutôt tendance à dissimuler une intervention au milieu du réseau, tout en préservant la clarté des informations qui y circulent tout le long.

Cela signifie-t-il que la cape d’invisibilité temporelle favorisera au contraire l’espionnage d’un réseau optique ? Non plus. Puisque le but de l’espion serait de capturer les signaux lumineux, pas de passer au travers.

Le fonctionnement d’une transmission sur fibre optique

Au départ, chaque flux d’information a une couleur (longueur d’onde) propre. On les combine dans une fibre optique en un seul rayon lumineux dont la couleur correspond à la superposition de toutes les longueurs d’ondes. On peut théoriquement combiner une infinité de longueurs d’ondes, et, donc, avoir une bande passante infinie. Sauf qu’encoder et extraire un flux lumineux demande de la puissance de calcul et que celle-ci coûte.

A l’arrivée, un prisme, spatial ou temporel, décompose le signal en un arc-en-ciel de flux colorés. Un prisme spatial va plus ou moins dévier chaque rayon lumineux selon sa longueur d’onde vers une batterie de composants de décodage. Dans un prisme temporel, on exploite la propriété de la lumière d’être plus ou moins ralentie selon sa longueur d’onde lorsqu’elle traverse une matière donnée. Les différents rayons n’arrivent que sur un seul composant de décodage, mais celui capable de soutenir des fréquences de 1 THz reste à inventer.

L’information, des 0 et des 1, correspond à une polarisation donnée des rayons lumineux (c’est-à-dire l’angle selon lequel s’orientent les creux et les crêtes de chaque onde). La confidentialité d’une transmission sur fibre optique repose sur le fait qu’un espion détruirait la polarisation en cherchant à l’identifier.