Photonique – l’électronique du XXIe siècle
Photonique – l’électronique du XXIe siècle
Un instant avant qu’Elvis Presley n’ouvre l’ère du rock’n’roll, et que la reine Élisabeth II ne monte sur le trône britannique, avant que Marilyn Monroe ne démontre avec succès que « les hommes préfèrent les blondes », et que deux alpinistes ne gravissent pour la première fois l’Everest, les messieurs des laboratoires AT & T Bell Labs atteignaient d’autres sommets technologiques. Je pense à William Shockley, John Bardeen et Walter Brattain – trois futurs lauréats du prix Nobel – qui développèrent le premier modèle du transistor et donnèrent naissance à deux domaines – l’électronique et sa version plus rapide, la photonique. La différence fondamentale est intuitive – dans les dispositifs électroniques, le porteur d’information est l’électron, tandis que dans la photonique ce sont les photons. Quel effet en résulte-t-il ? Grâce au second de ces petits relais, nous pouvons transmettre l’information en taille et à une vitesse que le premier ne pourra jamais atteindre. Ainsi, John S. Mayo, président du centre de recherche déjà mentionné, résuma le tout avec une thèse audacieuse, à laquelle peu s’opposent :
« La photonique sera au XXIe siècle ce que l’électronique a été au XXe siècle. »
Le puzzle photonique – optoélectronique et cristaux semi-conducteurs
Comme le précise Wikipedia, la photonique est la science de la génération, détection et manipulation de la lumière (photon) à travers l’émission, la transmission, la modulation, le traitement du signal, la commutation, l’amplification et la détection/sensibilisation. Sur cette base, on peut également distinguer l’optoélectronique – un domaine où l’électronique est ajoutée à l’équipement optique. Les deux concernent les dispositifs utilisant la lumière pour acquérir, stocker et transférer l’information. Pour son développement, outre le transistor et la technologie de la fibre optique, deux autres inventions plus anciennes furent nécessaires. Le père de la première d’entre elles est l’icône actuelle de la pop culture, un homme qui, s’il était né un demi-siècle plus tard, serait l’alpha de la physique et l’oméga de Facebook et Twitter. En 1916, Albert Einstein découvrit le phénomène de l’émission stimulée, qui, un demi-siècle plus tard, permit la création du premier laser. Vous en apprendrez davantage sur la production des dispositifs électroniques et la photonique ici.
Le dernier élément du puzzle photonique est constitué par les cristaux semi-conducteurs, l’accent polonais de toute cette histoire. Selon une anecdote, le professeur Jan Czochralski, travaillant la même année qu’Einstein, prit des notes et, par distraction, au lieu d’un encrier, plongea la plume dans un creuset de métal en fusion à côté de lui. En retirant sa plume, il remarqua qu’un fin fil métallique était collé à la plume. Après l’avoir étudié aux rayons X, il découvrit qu’il s’agissait d’un grand cristal et d’un excellent conducteur. L’histoire se conclut 30 ans plus tard lorsque les laboratoires AT & T Bell Labs utilisent son invention pour produire des monocristaux de silicium. Ainsi, nous obtenons une double fin heureuse – l’invention devint la base de l’industrie électronique mondiale, et Czochralski devint le scientifique polonais le plus reconnu dans le monde de la technologie.
La technologie photonique aujourd’hui et demain
Aujourd’hui, il n’est pas surprenant que nous utilisions des ultrabooks dont les dimensions ressemblent plus à une feuille de papier qu’à un Mac classique, mais il ne faut pas oublier que l’ENIAC – le premier ordinateur de l’histoire, considéré comme un sommet d’innovation à son époque – pesait 30 tonnes. Il est encore plus naturel d’avoir un contact illimité via smartphone alors qu’il y a 20 ans, le téléphone fixe était un luxe. Si le smartphone est aussi Internet, popularisé seulement dans les années 90 du siècle dernier, qui selon Marshall McLuhan a transformé notre monde en village global. En 2000, il était utilisé par 360 millions de personnes, aujourd’hui, les utilisateurs représentent la moitié de l’humanité – une augmentation de 800 %. Nous observons une tendance basée sur le développement de nouvelles technologies, associées aujourd’hui principalement au high-tech. Le succès dans ce domaine ne peut être atteint qu’en développant des produits uniques aux paramètres nettement meilleurs que ceux déjà disponibles sur le marché. « Moins » va de pair avec « plus rapide » et possiblement « le plus sûr » – parfaitement adapté à ces exigences, la photonique, qui dans sa quête remplace progressivement l’électronique.
Science-fiction ou vision réelle
Ainsi, si l’électronique est la technologie d’hier, l’informatique a maîtrisé le monde moderne, l’optique est l’avenir, et que tout cela forme la photonique – de quoi s’agit-il ? Une des nombreuses directions est la fibre optique. Bien qu’elle ne soit pas une invention particulièrement récente, c’est actuellement la méthode la plus moderne de transmission d’information. Comparées aux autres supports, elles se distinguent par la plus grande portée sans aucune interruption, une énorme capacité d’information et une résistance aux méthodes traditionnelles d’interception. Toute la transmission s’effectue par la lumière à travers un fil légèrement plus épais qu’un cheveu humain.
Le développement technologique atteint parfois une étape charnière qui change en même temps le visage du monde. Le XXIe siècle attend encore sa percée, et il n’est pas exclu qu’elle devienne un dispositif dans lequel Microsoft et Google investissent délibérément. Si nous imaginons abstraitement de grandes collections, dont le traitement nécessiterait des millions d’années, tout deviendra réel lorsque l’on commencera à parler de l’utilisation d’un ordinateur quantique. En supposant les mêmes activités qu’un ordinateur traditionnel – avec lequel il ne partage que le nom – cela prendrait quelques secondes. Aujourd’hui difficile à imaginer, cependant, comme le disait Einstein :
« Si les gens ne parlaient que de ce qu’ils comprennent, il y aurait un grand silence sur le monde. »
Mais est-ce que tout change vraiment ? Aujourd’hui, nous écoutons toujours Elvis, mais sur Spotify plutôt que sur les ondes radio, nous regardons des films de Merlin en 4K, et au lieu de l’Everest en hiver, nous essayons de conquérir le K2. Seule la reine Élisabeth reste exactement la même. Il en va de même pour tout ce à quoi nous aspirons. Plus vite, plus, plus moderne. Information, argent, technologie. Il est difficile de dire stop car la vision d’un avenir plus confortable ne cesse de nous tenter. L’électronique atteint un stade où son développement ultérieur sera simplement impossible, quelqu’un s’étonnera-t-il si le président Mayo avait raison ? Pour en être sûr, je répète encore ses paroles. « La photonique sera au XXIe siècle ce que l’électronique a été au XXe siècle. »
