Publié le 5 novembre 2025 à 16h10. Des chercheurs ont mis au point une méthode innovante pour amplifier la lumière à des fréquences térahertz (THz), ouvrant la voie à des avancées majeures dans les domaines des communications, de l’imagerie médicale et de l’informatique quantique.
- Une équipe de scientifiques a réussi à générer des fréquences térahertz, difficiles à atteindre jusqu’à présent, grâce à l’utilisation d’un matériau quantique spécifique.
- Cette découverte permet de créer des sources lumineuses térahertz plus petites, plus flexibles et plus efficaces.
- Les applications potentielles incluent des communications sans fil ultra-rapides, des systèmes de sécurité améliorés et des techniques d’imagerie médicale non invasives.
Une percée significative vient d’être réalisée dans le domaine de l’optique et de la physique quantique. Des chercheurs ont développé une technique permettant d’amplifier la lumière à des fréquences térahertz (THz), une région du spectre électromagnétique située entre la lumière infrarouge et les ondes radio. Jusqu’à présent, la production de fréquences THz s’avérait complexe en raison de la symétrie des matériaux traditionnels.
L’équipe de recherche, dirigée par Miriam Serena Vitiello, a publié ses travaux dans la revue Light : Science & Applications. Leur approche repose sur l’amélioration de la génération d’harmoniques d’ordre élevé (HHG), un processus qui convertit la lumière en une version de fréquence supérieure. Pour surmonter les obstacles liés à la symétrie des matériaux, les scientifiques ont utilisé un isolant topologique (TI), un matériau particulier dont l’intérieur n’est pas conducteur d’électricité, tandis que sa surface le permet. Cette propriété unique offre un potentiel considérable pour la manipulation de la lumière.
Les chercheurs ont également mis au point de minuscules structures appelées résonateurs à anneau fendu, des micro-anneaux métalliques capables de contrôler la lumière. Ces structures ont été combinées à une fine couche de matériaux quantiques, notamment du Bi₂Se₃ et un mélange de (InₓBi₁₋ₓ)₂Se₃. En faisant passer la lumière à travers ce dispositif, l’équipe a observé une amplification significative.
Les résultats obtenus ont démontré la capacité de générer de la lumière à des fréquences paires et impaires dans la région des térahertz, avec une augmentation des fréquences enregistrée entre 6,4 THz et 9,7 THz. Ces observations confirment le rôle combiné de l’intérieur et de la surface des matériaux quantiques dans la production de ces ondes.
Cette découverte ne se contente pas de valider des théories antérieures, mais ouvre également la voie à la création de sources lumineuses térahertz compactes et performantes. Les applications potentielles sont vastes, allant des communications sans fil ultra-rapides aux systèmes de sécurité basés sur des capteurs, en passant par l’imagerie médicale sans exposition aux rayonnements nocifs.
« Cette découverte montre comment le monde quantique peut nous aider à créer de futurs dispositifs optiques plus puissants et plus rapides. »
Équipe de recherche, rapport cité par Science Daily
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Source: Science Daily.
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