Les chercheurs de Bristol ont développé un petit appareil qui ouvre la voie à des ordinateurs quantiques et à des communications quantiques plus performants, ce qui les rend nettement plus rapides que l'état de l'art actuel.

Des chercheurs du Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) de l'Université de Bristol et de l'Université Côte d'Azur ont conçu un nouveau détecteur de lumière miniaturisé pour mesurer les caractéristiques quantiques de la lumière avec plus de détails que jamais. Le dispositif, composé de deux puces de silicium travaillant ensemble, a été utilisé pour mesurer les propriétés uniques de la lumière quantique « pressée » à des vitesses record.

L'exploitation des propriétés uniques de la physique quantique promet de nouvelles voies pour surpasser l'état de l'art actuel en informatique, communication et mesure. La photonique sur silicium, où la lumière est utilisée comme vecteur d'informations dans les micropuces de silicium, est une voie passionnante vers ces technologies de nouvelle génération.

"La lumière comprimée est un effet quantique très utile. Elle peut être utilisée dans les communications quantiques et les ordinateurs quantiques et a déjà été utilisée par les observatoires d'ondes gravitationnelles LIGO et Virgo pour améliorer leur sensibilité, aider à détecter des événements astronomiques exotiques tels que les fusions de trous noirs. Donc, améliorer les façons dont nous pouvons le mesurer peut avoir un impact important, " a déclaré Joël Tasker, co-auteur principal.

La mesure de la lumière comprimée nécessite des détecteurs conçus pour un bruit électronique ultra-faible, afin de détecter les faibles caractéristiques quantiques de la lumière. Mais ces détecteurs ont jusqu'à présent été limités dans la vitesse des signaux qui peuvent être mesurés - environ un milliard de cycles par seconde.

"Cela a un impact direct sur la vitesse de traitement des technologies de l'information émergentes telles que les ordinateurs optiques et les communications avec de très faibles niveaux de lumière. Plus la bande passante de votre détecteur est élevée, plus vite vous pouvez effectuer des calculs et transmettre des informations, ", a déclaré le co-auteur principal Jonathan Frazer.

Le détecteur intégré a jusqu'à présent été cadencé à un ordre de grandeur plus rapide que l'état de l'art précédent, et l'équipe travaille à affiner la technologie pour aller encore plus vite.

L'empreinte du détecteur est inférieure à un millimètre carré - cette petite taille permet les performances à grande vitesse du détecteur. Le détecteur est composé de microélectronique au silicium et d'une puce photonique au silicium.

Autour du monde, les chercheurs ont exploré comment intégrer la photonique quantique sur une puce pour démontrer une fabrication évolutive.

"Une grande partie de l'accent a été mis sur la partie quantique, mais maintenant nous avons commencé à intégrer l'interface entre la photonique quantique et la lecture électrique. Cela est nécessaire pour que l'ensemble de l'architecture quantique fonctionne efficacement. Pour la détection homodyne, l'approche à l'échelle de la puce aboutit à un appareil avec un encombrement réduit pour la fabrication en série, et surtout, il améliore les performances, " a déclaré le professeur Jonathan Matthews, qui a dirigé le projet.

"La photonique sur silicium interfacée avec l'électronique intégrée pour la mesure à 9 GHz de la lumière comprimée" par Joel Tasker, Jonathan Frazer, Giacomo Ferranti, Euan Allen, Léandre Brunel, Sébastien Tanzilli, Virginia D'Auria et Jonathan Matthews est publié aujourd'hui dans Photonique de la nature .