Avec quelle efficacité peut-on diriger de l’énergie à travers un environnement complexe et réverbérant lorsque le contrôle disponible est limité ? Considérons un scénario simple mais directement pertinent en pratique : dans une salle réverbérante équipée de huit antennes (cf figure), supposons que l’on puisse contrôler l’amplitude et la phase des signaux injectés par seulement quatre d’entre elles. Quelle fraction de l’énergie peut alors être délivrée à deux antennes ailleurs dans la salle ? Et comment cette efficacité évoluerait-elle si l’on cherchait à en cibler quatre ? De telles questions se posent naturellement en télécommunications sans fil, en détection ou en transfert d’énergie, mais y répondre nécessite en général des modélisations détaillées propres à chaque système.
Dans un article récent publié dans Science Advances, une collaboration menée par des chercheurs de l’Institut Langevin et de l’université Wesleyan propose un cadre statistique général pour le transport ciblé (Targeted Mode Transport, TMT) dans des systèmes chaotiques. Plutôt que de chercher à supprimer les interférences complexes, leur approche consiste à les exploiter, mettant en évidence des contraintes universelles sur l’efficacité avec laquelle l’énergie peut être acheminée entre des ensembles choisis de canaux d’entrée et de sortie.
En s’appuyant sur la théorie des matrices aléatoires et des méthodes diagrammatiques, les auteurs établissent des prédictions analytiques relatives à l’efficacité du TMT, y compris des bornes strictes sur la transmission maximale atteignable. Ces bornes prennent explicitement en compte des effets réalistes tels que l’absorption, le couplage imparfait des antennes et le contrôle incomplet des canaux. Un résultat clé est la prédiction de l’existence d’un grand nombre d’états de transport quasi optimaux, voire quasi sans réflexion, y compris dans des environnements fortement chaotiques et sous contrôle partiel. Contrairement aux milieux désordonnés, ces prédictions sont indépendantes du libre parcours moyen, de la dimension du système et de sa taille.
La théorie est validée expérimentalement sur trois plateformes complémentaires : des réseaux micro-ondes, des cavités chaotiques bidimensionnelles et des chambres réverbérantes tridimensionnelles. L’excellent accord entre la théorie, les simulations numériques et les expériences souligne la robustesse et la généralité des résultats. L’ensemble de ces travaux fournit ainsi des pistes concrètes pour la conception de technologies reposant sur le contrôle des ondes, allant des environnements sans fil programmables au transfert d’énergie ciblé.
Référence :
C.-Z. Wang, J. Guillamon, U. Kuhl, M. Davy, M. Reisner, A. Goetschy, T. Kottos,
Guiding waves through chaos : Universal bounds for targeted mode transport
Science Advances 12, eaeb1158 (2026)
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