Le C2N et l'Université du Chili à Santiago collaborent dans le cadre du projet international Poseidon, une action émergente internationale (IEA – 2024-2025) financée par le CNRS. Ce projet étudie la propagation de structures solitoniques dans des réseaux discrets d’unités élémentaires photoniques non-linéaires. Les travaux combinent théorie, simulations numériques et expériences menées sur des valves optiques à cristaux liquides à Santiago et sur des micropiliers laser excitables couplés en semiconducteurs à Palaiseau. L'objectif principal du projet est de comprendre et de contrôler la transmission d'informations par impulsions lumineuses sur puce dans une seule direction – un phénomène connu sous le nom de transport non réciproque ou unidirectionnel. Un tel contrôle pourrait ouvrir la voie à des technologies de calcul ultrarapides, intégrées sur puce et inspirées du cerveau.
Le projet est dirigé par Sylvain Barbay, directeur de recherche au C2N au sein du groupe TONIQ et le Professeur Marcel G. Clerc de l'Université du Chili et à l'Institut Millenium pour la Recherche en Optique. Le financement a permis des échanges entre les deux institutions, notamment des séjours de recherche à l'Université du Chili et des séjours de recherche de trois mois au C2N pour les étudiants chiliens Roberto Antonio Gajardo et Luciano Carlos Toro.
Les premiers résultats sont prometteurs. Les équipes ont démontré qu'il est possible de contrôler le transport des structures solitoniques au sein de réseaux de cellules excitables. Cette découverte révèle de nouveaux effets physiques et ouvre de nouvelles perspectives pour le calcul optique utilisant les interactions d'impulsions lumineuses. Les expériences sont en cours et, sur le plan théorique, les chercheurs ont observé non seulement l'annihilation attendue des impulsions suite à leur collision, mais aussi, de façon surprenante, des collisions préservant les solitons initiaux.
Cette collaboration se poursuit dans le cadre du prochain Projet International de Recherche ALIENOS (IRP, CNRS), une initiative quinquennale qui débutera en 2026. Ce projet réunira les mêmes partenaires, rejoints par l'Université Rey Juan Carlos de Madrid et le PhLAM / Université de Lille. ALIENOS explorera plus en détail comment l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique peuvent aider à comprendre et à prédire la dynamique complexe observée dans les systèmes photoniques non linéaires et étudiera les réseaux photoniques d'un point de vue à la fois physique et computationnel.
Figure 2 : Propagation non réciproque d’ondes dans une chaîne optique bistable dans une LCLV (d’après Aguilera-Rojas et al., Commun Phys 7, 195 (2024))
Partenaires
Université Paris-Saclay, CNRS, C2N, Palaiseau, France
Universidad de Chile & Millenium Institute for Research in Optics, Santiago, Chile
Mots-Clefs
solitons; excitability; non-reciprocal propagation; liquid-crystal light-valve (LCLV); semiconductor microlaser; neuromorphic computing
Contact : Sylvain Barbay : sylvain.barbay@c2n.upsaclay.fr
Cette recherche est partiellement soutenue par le réseau français Renatech.
Figure 1 : chaîne de microlasers micropiliers excitable couplés par effet évanescent. Chaque pilier a un diamètre de 5 µm.
