Un cristal en couches amplifie la lumière sept fois express
Un morceau de semi-conducteur ordinaire ne change que faiblement la couleur de la lumière qui le traverse. Pendant des décennies, les physiciens ont contourné cette limitation en plaçant le cristal dans un environnement astucieux, mais le matériau lui-même restait le même.
Aujourd'hui, des chercheurs ont assemblé un « sandwich » de fines couches alternées d'arséniure de gallium et d'arséniure d'aluminium-gallium. Lorsque la lumière pénètre dans ce cristal en couches, elle fait sauter les électrons entre les couches — et en réponse, une onde à fréquence doublée naît. Un faisceau infrarouge d'une longueur d'onde de 1550 nanomètres se transforme en vert avec une longueur de 775 nanomètres.
Pour que les couches soient parfaitement planes, les scientifiques ont fait des pauses pendant la croissance du cristal. Le microscope électronique a montré que les interfaces entre les couches sont devenues plus nettes et que l'efficacité a augmenté. Les calculs promettent encore plus — jusqu'à 7 nanomètres par volt pour des structures plus complexes.
Un tel matériau sera utile pour les communications quantiques : il peut générer des paires de photons intriqués à la longueur d'onde des télécommunications — celles-là mêmes qui sont nécessaires pour la transmission sécurisée de données.
Le passage de la lumière infrarouge à la lumière verte correspond à un doublement de fréquence. Si le son doublait sa fréquence de la même manière, la note « do » deviendrait le « do » de l'octave suivante.
Dans la série « Star Trek », l'intrication quantique est utilisée pour une communication instantanée ; les cristaux en couches de cette étude pourraient devenir une source de photons intriqués pour un tel réseau.