Le circuit sur puce produit jusqu'à six photons hyperfréquences en même temps

Ce circuit supraconducteur, composé de niobium sur un substrat de quartz, peut émettre des paquets de jusqu'à six photons micro-ondes. L'encart montre un gros plan de la jonction Josephson utilisée pour injecter des porteurs de charge à une énergie spécifiée dans le résonateur. Crédit :G. C. Ménard et al, Physical Review X (2022). DOI : 10.1103/PhysRevX.12.021006

Une équipe de chercheurs composée de membres de l'Université Paris-Saclay, de l'Université d'Ulm et de l'Institut des technologies quantiques a développé un circuit sur puce qui produit jusqu'à six photons micro-ondes en même temps. Dans leur article publié dans la revue Physical Review X , le groupe décrit comment ils ont construit l'appareil, son bon fonctionnement et son utilisation possible comme moyen plus efficace de produire des particules intriquées.

Ces dernières années, les scientifiques et les ingénieurs ont découvert de multiples utilisations des particules intriquées et ont cherché un moyen de les produire plus efficacement. Ils sont généralement créés à l'aide d'un appareil qui divise un seul photon en deux photons, chacun avec moins d'énergie. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont adopté une approche différente en utilisant un circuit supraconducteur.

Le circuit a été conçu à l'aide d'une jonction Josephson, d'une bobine d'inductance et d'un condensateur placé sur une base de la taille d'une puce. Une jonction Josephson est un dispositif avec deux bandes de supraconducteurs placées sur une plaque de base à une courte distance l'une de l'autre. Une barrière isolante est alors placée entre eux. L'application d'une tension à l'une des bandes pousse la tension à travers l'isolant, où des paires d'électrons Cooper sont créées. Ceux-ci traversent la barrière et la quantité d'énergie dont ils disposent dépend de la quantité de tension appliquée.

Dans le nouveau circuit, l'inductance de la bobine et le condensateur ont été réglés de manière à résonner aux fréquences micro-ondes, et le nombre de photons émis par l'appareil dépendait de la tension appliquée. L'appareil est capable de produire six photons en même temps. Les chercheurs n'ont pas testé les photons pour déterminer s'ils étaient intriqués, mais pensent qu'ils étaient basés sur des expériences antérieures qu'ils avaient menées. Ils n'ont pas non plus tenté de modifier l'appareil pour déterminer si plus de six photons pouvaient être produits. D'autres tests sont nécessaires, mais si l'appareil fonctionne comme prévu, cela pourrait signaler le début d'une nouvelle vague de recherche basée sur des groupes de particules intriquées. + Explorer plus loin