Les scientifiques de Raytheon BBN Technologies ont développé une nouvelle façon de détecter un seul photon, ou particule de lumière - un développement avec de grandes applications pour les capteurs, communications et des processeurs informatiques quantiques exponentiellement plus puissants.

L'équipe a publié son travail, qui se concentre sur l'utilisation d'un composant appelé jonction Josephson, dans la revue académique Science . La découverte s'appuie sur les recherches antérieures de la même équipe sur un détecteur de rayonnement micro-ondes 100, 000 fois plus sensible que les systèmes existants.

"Une jonction Josephson en informatique quantique est analogue à un transistor pour l'électronique moderne, donc ils sont super importants, " dit Kin Chung Fong, un scientifique en traitement de l'information quantique à Raytheon BBN Technologies et un associé de recherche à l'Université Harvard. "Notre nouvel appareil permet à cette unité de base de l'informatique quantique de communiquer avec un seul photon. Il améliorera la vitesse de la communication et rendra possible la mise en réseau et la détection quantiques."

Des chercheurs et des laboratoires du monde entier ont commencé à construire des ordinateurs quantiques plus grands, cherchant à déverrouiller la promesse d'un traitement plus rapide.

"En théorie, les ordinateurs quantiques peuvent prendre le relais là où les ordinateurs traditionnels seraient à court de puissance de traitement, " a déclaré Brad Tousley, président de Raytheon BBN Technologies. "Les ordinateurs quantiques sont particulièrement efficaces pour résoudre les problèmes d'optimisation critiques. Un exemple serait la conception assistée par ordinateur d'un grand système comme un avion. L'informatique quantique permet une analyse plus finie de quelque chose comme une forme d'aile que jamais auparavant. Traitement quotidien fondamental L'optimisation est le premier problème que nous aimerions résoudre avec l'informatique quantique. »

La limitation technique a été le bruit de fond qui fait perdre de la mémoire aux qubits, créer des erreurs dans le traitement. Alors que d'autres chercheurs considèrent le bruit comme un problème, Fong et son équipe voient une opportunité.

Leur méthode fonctionne un peu comme une autoroute, où les charges supraconductrices jouent le rôle de voitures. En principe, ils peuvent se déplacer très rapidement sans se cogner. Le bruit de fond est comme une voiture en panne dans la voie centrale :il interrompt le flux de la circulation.

"L'interruption pourrait détruire les données dans les applications d'informatique quantique, " dit Fong. " Cependant, nous pouvons utiliser ce même phénomène pour détecter un seul photon, permettant au trafic de continuer à accélérer."

La découverte fait partie d'un effort de recherche à Raytheon BBN Technologies, une filiale de Raytheon Intelligence &Space. Raytheon BBN fournit des services de recherche et de développement de technologies de pointe depuis plus de 70 ans, servant souvent de lien crucial entre les militaires et les chercheurs des universités. Par exemple, c'était l'un des premiers nœuds de l'ARPANET, le précurseur d'internet financé par la Defense Advanced Research Projects Agency, ou DARPA. Les scientifiques de Raytheon BBN travaillent dans des portefeuilles de grande envergure, tandis que l'ingénierie et l'informatique quantiques continuent d'être prometteuses pour les capacités de nouvelle génération.

"Cette découverte va ouvrir les processeurs quantiques à être connectés comme jamais auparavant, " a déclaré Tousley. " La prochaine étape consiste à caractériser les performances et à passer à plus d'un appareil en parallèle ou à relier plusieurs appareils. "

L'équipe Raytheon BBN pense avoir l'expertise en ingénierie des systèmes pour amener cette recherche fondamentale à des applications plus pratiques.

"Nous avons comblé un vide technologique avec la première jonction Josephson pour détecter un seul photon, " a déclaré Fong. " C'est une technologie habilitante pour la mise en réseau, communication et calcul. Nous ne faisons vraiment qu'effleurer la surface."