Une nouvelle conception de métasurface fait progresser la physique optique

Dans le domaine dynamique de la physique optique, les chercheurs repoussent continuellement les limites de la manière dont la lumière peut être manipulée et exploitée pour des applications pratiques.

Comme indiqué dans Nexus photonique avancé, une étude du Harbin Institute of Technology (HIT) présente une méthode permettant de trier et de distinguer différents types de faisceaux structurés vectoriels (VSB), promettant des progrès significatifs dans la communication optique et l'informatique quantique. L'article s'intitule “Tri simultané de faisceaux structurés vectoriels arbitraires avec des métasurfaces diffractives multiplexées en spin”.

Contrairement aux faisceaux lumineux conventionnels qui se propagent selon des trajectoires simples et droites, les VSB sont conçus pour former des motifs complexes et complexes. Ces faisceaux transmettent des informations non seulement par des moyens traditionnels tels que l'intensité et la longueur d'onde, mais également via des configurations spatiales et de polarisation sophistiquées. Leur polyvalence les rend idéaux pour l’encodage et la communication de données.

La gestion et l’utilisation efficaces des TPE ont toujours posé des défis importants. Leur complexité inhérente exige des méthodes de tri et d’identification précises pour des applications pratiques. L’amélioration de l’efficacité, de la bande passante et de la sécurité des communications optiques et la promotion des innovations dans le domaine de l’informatique quantique dépendent de notre capacité à gérer efficacement ces faisceaux complexes.

Au cœur de l’étude menée par l’équipe de recherche du HIT se trouve un dispositif compact et très efficace basé sur une métasurface diffractive multiplexée en spin. Cette surface méticuleusement conçue fonctionne au niveau microscopique, manipulant les faisceaux lumineux avec une précision remarquable.

Le dispositif dirige des faisceaux de lumière à travers une séquence de couches de métasurface finement réglées. Chaque couche interagit avec la lumière de manière précise, la façonnant progressivement selon des motifs prédéterminés. Lorsque la lumière émerge de l'appareil, chaque type de VSB est distinctement séparé et identifiable par ses caractéristiques uniques. Cette capacité de tri simultané ouvre de nouvelles possibilités pour la communication de grande dimension et le traitement de l’information quantique.

Les implications technologiques comprennent :

• Communications optiques : transmettre davantage de données à des vitesses plus élevées avec une sécurité renforcée reste un objectif essentiel. La capacité de la métasurface à traiter des faisceaux lumineux complexes suggère un changement de paradigme potentiel dans la transmission de données, permettant une plus grande efficacité au sein de l'infrastructure physique existante.
• Informatique quantique : le traitement de l'information quantique s'écarte fondamentalement de l'informatique classique. Le contrôle précis des faisceaux lumineux ouvre de nouvelles voies pour accélérer les systèmes informatiques quantiques.

Défis et perspectives

Bien que cette recherche représente une avancée formidable, l’intégration du dispositif dans les cadres technologiques existants et son optimisation pour des applications pratiques restent un défi. Néanmoins, les chercheurs sont optimistes quant à son impact futur et perfectionnent activement la technologie.

L'auteur correspondant principal, le professeur Weiqiang Ding, a déclaré : « Notre percée dans la technologie de manipulation de la lumière marque une étape cruciale vers l'application pratique de faisceaux lumineux complexes. En facilitant un contrôle précis de ces faisceaux, la technologie augmente non seulement les capacités existantes, mais ouvre également de nouvelles voies pour la science. exploration.”

Le parcours depuis l’innovation en laboratoire jusqu’à l’utilisation pratique généralisée est complexe, mais avec ces avancées pionnières, le chemin vers l’intégration quotidienne devient de plus en plus tangible.