L'équipe de recherche a inventé un composant, appelé routeur nanomécanique, qui émet des informations quantiques portées par des particules lumineuses (photons) et les achemine dans différentes directions à l'intérieur d'une puce photonique. Les puces photoniques sont comme des puces informatiques -- seulement, ils utilisent la lumière au lieu des électrons. Le composant fusionne la nano-opto-mécanique et la photonique quantique - deux domaines de recherche qui, jusqu'à maintenant, n'ont jamais été combinés. Crédit :Ola Jakup
Des chercheurs de l'Université de Copenhague ont développé un nanocomposant qui émet des particules lumineuses transportant des informations quantiques. Moins d'un dixième de la largeur d'un cheveu humain, le minuscule composant permet d'évoluer et pourrait à terme atteindre les capacités requises pour un ordinateur quantique ou un Internet quantique. Le résultat de la recherche place le Danemark en tête du peloton dans la course quantique.
Des équipes du monde entier travaillent au développement de technologies quantiques. Les chercheurs du Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q) de l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague se concentrent sur le développement d'une technologie de communication quantique basée sur des circuits lumineux, connus sous le nom de circuits nanophotoniques. Les chercheurs de l'UCPH ont maintenant réalisé une avancée majeure.
"C'est un résultat vraiment majeur, malgré que le composant soit si petit, " déclare le professeur assistant Leonardo Midolo, qui travaille à cette percée depuis cinq ans.
L'équipe de recherche a inventé un composant, appelé routeur nanomécanique, qui émet des informations quantiques portées par des particules lumineuses (photons) et les achemine dans différentes directions à l'intérieur d'une puce photonique. Les puces photoniques sont comme des puces informatiques — seulement, ils utilisent la lumière au lieu des électrons. Le composant fusionne la nano-opto-mécanique et la photonique quantique, deux domaines de recherche qui, jusqu'à maintenant, n'ont jamais été combinés. Le plus spectaculaire de tous est la taille du composant, juste un dixième de celui d'un cheveu humain. C'est cette taille microscopique qui le rend si prometteur pour les applications futures.
« Réunir les mondes de la nanomécanique et de la photonique quantique est un moyen de faire évoluer la technologie quantique. En physique quantique, il a été difficile de faire évoluer les systèmes. Jusqu'à maintenant, nous avons pu envoyer des photons individuels. Cependant, faire des choses plus avancées avec la physique quantique, nous devrons faire évoluer les systèmes, c'est ce que permet cette invention. Pour construire un ordinateur quantique ou un internet quantique, vous n'avez pas besoin d'un seul photon à la fois, vous avez besoin de beaucoup de photons simultanément que vous pouvez connecter les uns aux autres, " explique Leonardo Midolo.
Equipe de recherche de gauche Camille Papon, Leonardo Midolo et Xiaoyan Zhou. Crédit :Ola Jakub
Atteindre la « suprématie quantique » est réaliste
Pour exploiter les lois de la mécanique quantique, par exemple. construire un ordinateur quantique ou un internet quantique, de nombreux routeurs nanomécaniques doivent être intégrés dans la même puce. Environ 50 photons sont nécessaires pour avoir suffisamment de puissance pour atteindre ce que l'on appelle la « suprématie quantique ». Selon Midolo, le nouveau routeur nanomécanique en fait un objectif réaliste.
"Nous avons calculé que notre routeur nanomécanique peut déjà être mis à l'échelle jusqu'à dix photons, et avec d'autres améliorations, il devrait être capable d'atteindre les 50 photons nécessaires pour atteindre la « suprématie quantique ».
L'invention est également un grand pas en avant dans le contrôle de la lumière dans une puce. La technologie existante ne permet d'intégrer que quelques routeurs sur une seule puce en raison de l'encombrement important de l'appareil. Routeurs nanomécaniques, au contraire, sont si petits que plusieurs milliers peuvent être intégrés dans la même puce.
"Notre composant est extrêmement performant. Il s'agit de pouvoir émettre plusieurs photons à la fois, sans en perdre aucun. Aucune autre technique actuelle ne permet cela, " dit Leonardo Midolo.
La recherche est menée dans le groupe de photonique quantique de l'institut Niels Bohr, qui fait partie du nouveau Centre pour les réseaux quantiques hybrides (Hy-Q)
