La Journée internationale de la lumière est célébrée le 16 mai de chaque année, date anniversaire de la première opération réussie du laser en 1960 par le physicien et ingénieur Theodore Maiman. Cette journée est un appel à renforcer la coopération scientifique et à exploiter son potentiel pour favoriser la paix et le développement durable.
L’étude de la lumière a conduit à des sources d’énergie alternatives prometteuses, à des progrès essentiels en médecine, des technologie et des traitements diagnostiques, à des moyens de communication qui nous rapprochent à la vitesse de la lumière et à de nombreuses autres découvertes qui ont révolutionné notre société.
Ces technologies ont été développées à travers des siècles de recherche fondamentale sur les propriétés de la lumière – depuis l’œuvre séminale d’Ibn Al-Haytham, Kitab al-Manazir (Livre d’optique), publiée en 1015, et comprenant le travail d’Einstein au début du XXe siècle qui a changé la façon dont nous percevont temps et à la lumière.
Connaissez-vous la photonique, la science de la lumière? L’électronique a atteint ses limites d’après les chercheurs depuis 2010. La fameuse loi de Moore selon laquelle la puissance de calcul des ordinateurs devait doubler tous les deux ans était vraie jusqu’à cette date. « Nous sommes arrivés à une limite « , explique Nicolas Marsal, enseignant-Chercheur en Photonique au Laboratoire Matériaux Optique Photonique et Systèmes (LMOPS) à Centrale Supélec, à Metz. « On ne pourra plus aller plus vite ni miniaturiser. »
Pour poursuivre la quête d’innovation, il faut passer de l’électron au photon. « Il faut passer de l’électronique à la photonique. » Une science prometteuse puisque la photonique est la science de la lumière et rien ne va plus vite que la lumière dans l’univers.
Des applications en Intelligence artificielle
« Dans un ordinateur, vous avez trois fonctions essentielles : calculer, communiquer et stocker des données. Jusque-là, on a toujours fait cela avec des électrons, de l’électronique. Imaginez que l’on puisse reproduire ces trois fonctions avec des photons, de la lumière, c’est mon travail de recherche.«
Le laboratoire de Metz a publié de nombreux articles scientifiques. « En calcul, par exemple, on est capable de faire de l’informatique neuro inspirée en utilisant de l’optique. On va faire des analogies entre le cerveau et les lasers. Chacun de ces lasers est l’équivalent d’un neurone dans notre cerveau. On a en moyenne 100 milliards de neurones. On peut imaginer plein de lasers connectés. Grâce à cela, on peut calculer des choses impressionnantes.
On peut analyser des images dans une vidéo. Aujourd’hui, les logiciels sont capables de reconnaître un visage dans une photo. Avec les puissances de calcul de la photonique, on pourra le faire dans des flux vidéo puisque l’on ira à la vitesse de la lumière. On peut imaginer les applications que cela permettrait dans le domaine de la santé ou de la sécurité. L’intelligence artificielle est à base d’ordinateur. On en connecte 2.000 entre eux, ce qui représente un cluster. Et cela a l’inconvénient d’être énergivore. Nous, avec nos lasers qui ne consomment pas plus qu’une ampoule, on peut connecter 160.000 neurones à base de photons. » L’équipe de scientifiques a publié un article sur ce sujet.
La cybersécurité
La lumière pourrait jouer un rôle aussi par la cybersécurité. « Pour crypter une information, il faut générer des nombres aléatoires. On peut générer des flux gigantesques de ces nombres aléatoires à des vitesses incroyables de l’ordre du térahertz, grâce à des lasers. » Ces chercheurs de Metz ont publié un article dans la revue Science.
À Centrale Supélec, à Metz, en Moselle, se trouve la seule chaire de photonique de France. C’est là que devrait voir le jour l’Institut de Photonique en 2026. La photonique, ce sont aussi 80.000 emplois en France, un chiffre d’affaires de 18,6 milliards, 5.000 créations de postes dans les prochaines années.
La photonique, mot forgé à partir de photon, est à la fois la branche de la science et le domaine d’activité économique qui recouvrent l’ensemble des phénomènes et des technologies associées à l’émission, la transmission, la manipulation, la détection et l’utilisation de la lumière.
LeCCRP 