Communications en ligne ultra-sécurisées, complètement indéchiffrable si intercepté, est un pas de plus avec l'aide d'une découverte récemment publiée par le physicien de l'Université de l'Oregon Ben Alemán.

Alemán, membre du Centre d'optique de l'UO, Moléculaire, et la science quantique, a fabriqué des atomes artificiels qui fonctionnent dans des conditions ambiantes. La recherche, publié dans la revue Nano lettres , pourrait être une étape importante dans les efforts visant à développer des réseaux de communication quantiques sécurisés et l'informatique quantique tout optique.

"La grande percée est que nous avons découvert un simple, moyen évolutif de nanofabriquer des atomes artificiels sur une micropuce, et que les atomes artificiels travaillent dans l'air et à température ambiante, " dit Alemán, également membre de l'Institut des sciences des matériaux de l'UO.

"Nos atomes artificiels permettront de nombreuses technologies nouvelles et puissantes, " dit-il. " A l'avenir, ils pourraient être utilisés pour plus de sécurité, plus sûr, communications totalement privées, et des ordinateurs beaucoup plus puissants qui pourraient concevoir des médicaments qui sauvent des vies et aider les scientifiques à mieux comprendre l'univers grâce au calcul quantique. »

Josué Ziegler, un doctorant chercheur dans le laboratoire d'Alemán, et ses collègues ont percé des trous - 500 nanomètres de large et quatre nanomètres de profondeur - dans une mince feuille bidimensionnelle de nitrure de bore hexagonal, qui est également connu sous le nom de graphène blanc en raison de sa couleur blanche et de son épaisseur atomique.

Pour percer les trous, l'équipe a utilisé un processus qui ressemble au lavage sous pression, mais au lieu d'un jet d'eau, il utilise un faisceau d'ions focalisé pour graver des cercles dans le graphène blanc. Ils ont ensuite chauffé le matériau dans de l'oxygène à haute température pour éliminer les résidus.

En utilisant la microscopie confocale optique, Ziegler a ensuite observé de minuscules taches de lumière provenant des régions forées. Après avoir analysé la lumière avec des techniques de comptage de photons, il a découvert que les points lumineux individuels émettaient de la lumière au niveau le plus bas possible – un seul photon à la fois.

Ces points lumineux à motifs sont des atomes artificiels et ils possèdent bon nombre des mêmes propriétés que les atomes réels, comme l'émission de photons uniques.

Avec le succès du projet, Alemán a dit, l'UO est maintenant en tête du peloton dans les efforts visant à développer de tels matériaux dans la recherche quantique. Et cela met un sourire sur le visage d'Alemán.

Lorsqu'il a rejoint l'UO en 2013, il avait prévu de poursuivre l'idée que des atomes artificiels pourraient être créés dans du graphène blanc. Cependant, avant qu'Alemán puisse lancer sa propre recherche, une autre équipe universitaire a identifié des atomes artificiels dans des flocons de graphène blanc.

Alemán a ensuite cherché à s'appuyer sur cette découverte. La fabrication des atomes artificiels est la première étape vers leur exploitation en tant que sources de particules uniques de lumière dans les circuits photoniques quantiques, il a dit.

"Notre travail fournit une source de photons uniques qui pourraient agir comme porteurs d'informations quantiques ou comme qubits. Nous avons modelé ces sources, en créer autant que nous voulons, où l'on veut, " a déclaré Alemán. "Nous aimerions modeler ces émetteurs de photons uniques en circuits ou en réseaux sur une puce électronique afin qu'ils puissent se parler, ou à d'autres qubits existants, comme les spins à l'état solide ou les qubits des circuits supraconducteurs."