Une puce photonique avec pas moins de 128 composants accordables s'avère être un véritable "couteau suisse" informatique avec une variété d'applications. Au cours de ses recherches sur la mesure des longueurs d'onde lumineuses à l'aide de cette puce photonique, Caterina Taballione de l'Université de Twente est tombée sur une autre application par hasard :en envoyant des photons uniques à travers le système au lieu de la lumière continue, les composants optiques peuvent effectuer des opérations quantiques, également. La même puce fonctionne comme un processeur quantique photonique.
Manipuler la lumière sur une puce est désormais possible à un niveau très avancé, en particulier en utilisant des combinaisons de matériaux. Les chercheurs peuvent construire des guides d'ondes optiques à très faibles pertes en utilisant du nitrure de silicium, ou des sources lumineuses laser très étroites utilisant du phosphure d'indium. La puce que Caterina Taballione présente dans sa thèse contient de nombreux composants qui peuvent diviser ou combiner la lumière dans et à partir de canaux séparés, semblable à une gare de triage. Il possède également des résonateurs en forme d'anneau qui peuvent fonctionner comme un filtre. La force réside dans le fait que les composants peuvent être contrôlés de l'extérieur, rendant la puce flexible et programmable. Il a également des applications en photonique quantique.
Contrôle de la température
Les composants sont contrôlés par la température. La puce possède de nombreux interféromètres dits de Mach-Zehnder qui peuvent séparer la lumière d'un à deux canaux conducteurs de lumière, les guides d'ondes. Avant que les deux canaux se rejoignent, l'un d'eux peut être contrôlé en appliquant une variation de température. Le résultat est que les signaux des deux canaux ne sont pas les mêmes :ils ont des phases différentes. Les composants annulaires peuvent également être régulés en température. De cette façon, Taballione a pu présenter une manière très précise de mesurer les longueurs d'onde de la lumière. Pour ça, elle combine le contrôle de la température à un réseau de neurones artificiels.
5G
Le système est hautement reconfigurable. Cela le rend applicable dans la prochaine norme mobile 5G. Dans cette norme, les signaux sans fil doivent être dirigés d'une station de base vers un utilisateur de manière très précise. Calculer la meilleure combinaison d'antennes pour ce faire, appelé « formation de faisceau, " est généralement une tâche que la nouvelle puce peut effectuer rapidement, à haute efficacité énergétique.
Traitement quantique
Ce sont toutes des applications puissantes montrant le potentiel de la puce photonique. Mais qu'en est-il du cas des photons uniques détectables séparément aux entrées au lieu d'une source lumineuse continue ? Dans ce cas, les composants supportent des effets quantiques typiques comme la coalescence, enchevêtrement et superposition. Les photons détectés aux sorties sont le résultat d'un traitement quantique utilisant le contrôle de la température des composants. Bien qu'une source lumineuse et un détecteur à photon unique fonctionnent généralement à basse température, le processeur quantique lui-même fonctionne à température ambiante.
Informatique quantique utilisant des photons, donc, a un avantage sur l'utilisation des qubits, qui ne fonctionnent qu'à des températures très froides. Cela transforme la puce en une plate-forme puissante pour les expériences quantiques, surtout lorsque le nombre d'entrées et de sorties est encore augmenté, Et ainsi, le nombre de composants. L'inclusion d'une source lumineuse et d'un détecteur à photon unique rendrait également le système plus puissant. Les scientifiques de l'UT impliqués ont donc fondé une nouvelle société appelée QuiX, rendre la puce largement disponible pour d'autres scientifiques et départements de R&D.
