La promesse d'un Internet quantique dépend de la complexité de l'exploitation de la lumière pour transmettre des informations quantiques sur des réseaux de fibres optiques. Une avancée potentielle a été signalée aujourd'hui par des chercheurs suédois qui ont développé des puces intégrées capables de générer des particules légères à la demande et sans avoir besoin d'une réfrigération extrême.

L'informatique quantique repose aujourd'hui sur des états de la matière, C'est, des électrons qui transportent des qubits d'informations pour effectuer plusieurs calculs simultanément, en une fraction du temps qu'il faut avec l'informatique classique.

Le co-auteur de la recherche, Val Zwiller, Professeur au KTH Royal Institute of Technology, dit que pour intégrer l'informatique quantique de manière transparente avec les réseaux à fibres optiques - qui sont utilisés par Internet aujourd'hui - une approche plus prometteuse serait d'exploiter les photons optiques.

"L'approche photonique offre un lien naturel entre communication et calcul, " dit-il. " C'est important, puisque l'objectif final est de transmettre les informations quantiques traitées à l'aide de la lumière."

Mais pour que les photons fournissent des qubits à la demande dans les systèmes quantiques, ils doivent être émis de manière déterministe, plutôt que probabiliste, mode. Ceci peut être accompli à des températures extrêmement basses dans des atomes artificiels, mais aujourd'hui, le groupe de recherche de KTH a signalé un moyen de le faire fonctionner dans des circuits intégrés optiques, à température ambiante.

La nouvelle méthode permet de positionner avec précision les émetteurs de photons dans des circuits optiques intégrés qui ressemblent à des fils de cuivre pour l'électricité, sauf qu'ils portent la lumière à la place, dit co-auteur de la recherche, Ali Elshaari, Professeur associé à KTH.

Les chercheurs ont exploité les propriétés d'émission de photons uniques du nitrure de bore hexagonal (hBN), un matériau en couches. hBN est un composé couramment utilisé est utilisé en céramique, alliages, résines, plastiques et caoutchoucs pour leur conférer des propriétés autolubrifiantes. Ils ont intégré le matériau avec des guides d'ondes en nitrure de silicium pour diriger les photons émis.

Les circuits quantiques avec lumière fonctionnent soit à des températures cryogéniques - plus 4 Kelvin au-dessus du zéro absolu - en utilisant des sources de photons uniques de type atomique, ou à température ambiante en utilisant des sources de photons uniques aléatoires, dit Elshaari. Par contre, la technique développée au KTH permet de réaliser des circuits optiques avec émission à la demande de particules lumineuses à température ambiante.

"Dans les circuits optiques existants fonctionnant à température ambiante, vous ne savez jamais quand le photon unique est généré à moins que vous ne fassiez une mesure annonciatrice, " dit Elshaari. " Nous avons réalisé un processus déterministe qui positionne précisément les émetteurs de particules lumineuses fonctionnant à température ambiante dans un circuit photonique intégré. "

Les chercheurs ont signalé le couplage de l'émetteur de photons uniques hBN à des guides d'ondes en nitrure de silicium, et ils ont développé une méthode pour imager les émetteurs quantiques. Puis dans une approche hybride, l'équipe a construit les circuits photoniques par rapport aux emplacements des sources quantiques en utilisant une série d'étapes impliquant la lithographie et la gravure par faisceau d'électrons, tout en préservant la nature de haute qualité de la lumière quantique.

La réalisation ouvre la voie à une intégration hybride, C'est, incorporer des émetteurs de photons uniques de type atome dans des plates-formes photoniques qui ne peuvent pas émettre efficacement de la lumière à la demande.