L'internet des objets (IoT) permet l'interconnexion et la transmission de données entre une pléthore d'objets physiques tels que des terminaux, Véhicules, et les bâtiments qui sont intégrés à l'électronique, Logiciel, capteurs, actionneurs, et la connectivité réseau. Dans les réseaux optiques 5G et 6G, les communications à haut débit et à faible latence permettent l'interconnexion entre une grande variété de points de terminaison via l'IoT. Par ailleurs, Les technologies quantiques sont en passe de remodeler l'avenir d'Internet en offrant une transmission de données considérablement plus rapide et largement plus sécurisée grâce à de nouveaux protocoles de cryptage basés sur les lois quantiques. La règle empirique de ces applications clés est qu'elles nécessitent toutes l'utilisation de sources laser pour effectuer des tâches complexes à une vitesse ultra-rapide et pour permettre le haut débit, communications sécurisées et écoénergétiques.

Pour atteindre ces objectifs, les nanostructures semi-conductrices à faible dimensionnalité comme les points quantiques et les tirets quantiques sont l'une des meilleures solutions attrayantes et heuristiques pour obtenir des lasers haute performance. Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et application , une équipe de scientifiques, animé par le professeur Frédéric Grillot de Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, La France, et des collègues ont passé en revue leurs récentes découvertes sur les lasers nanostructurés utilisant une région active constituée de nanostructures à points quantiques et à tirets quantiques. L'étude démontre l'importance d'utiliser des émetteurs de lumière à base de nanostructures et met en évidence l'impact de ces dispositifs photoniques sur l'industrie et la société. L'importance de ce travail est réalisée grâce à de solides collaborateurs universitaires dans le monde entier, tous experts en technologie des points quantiques.

« Nous soulignons le potentiel des lasers à points quantiques et à tirets quantiques pour un fonctionnement à faible bruit, car ils présentent un faible facteur d'inversion de population et un bruit d'émission spontanée amplifié réduit ainsi qu'un faible facteur d'amélioration de la largeur de ligne. Des lasers avec une largeur de ligne étroite et un bruit d'intensité relative faible sont nécessaires pour une communication cohérente, horloges atomiques optiques, synthèse de fréquence, spectroscopie haute résolution et systèmes de détection distribués."

« En raison du niveau élevé d'intégration de plusieurs composants optoélectroniques sur une puce photonique, les lasers hybrides semi-conducteurs intégrés de manière hétérogène sur silicium sont plus sensibles à la réflexion. Nous avons prouvé l'excellente stabilité contre la rétroaction optique des lasers à points quantiques épitaxiaux, ce qui est la plus grande réalisation jamais réalisée pour avoir poussé le développement de transmissions sans isolation sur des puces en silicium", ont-ils ajouté.

"Une autre caractéristique particulière des points quantiques résulte de leurs grandes non-linéarités optiques avec une vitesse de réponse rapide. En utilisant une seule section de lasers à points quantiques directement développés sur du silicium, il est possible d'obtenir une efficacité de conversion de mélange à quatre ondes suffisante pour démontrer l'auto-verrouillage de mode avec une durée d'impulsion inférieure à la picoseconde et une largeur de raie de peigne de fréquence kHz.

« La perspective future peut envisager de déployer des points quantiques dans les technologies quantiques, comme pour des états de lumière cohérents et compressifs. En particulier, les états de compression peuvent être utilisés pour remplacer les sources laser à bruit de tir limité, un oscillateur à très faible bruit fonctionnant en dessous de la limite quantique standard étant très significatif en métrologie, spectroscopie et pour toutes mesures de précision. Outre, dans la distribution de clés quantiques reposant sur des photons intriqués, une large bande passante compressée est souhaitable pour réaliser des transmissions de données à grande vitesse", prévoient les scientifiques.

« Sur la base des résultats rapportés dans cet article, scientifiques, des chercheurs, et les ingénieurs peuvent émettre un jugement éclairé sur l'utilisation de nanostructures auto-assemblées pour des applications allant des technologies intégrées à base de silicium aux systèmes d'information quantique. »