Source de photons uniques sur puce réglable électriquement à la demande grâce à un puissant effet Purcell. Crédit :John O'Hara
Des chercheurs de l'Université de Sheffield ont résolu une énigme clé en physique quantique qui pourrait aider à rendre le transfert de données totalement sécurisé.
L'équipe a développé un moyen de générer des impulsions lumineuses monophotoniques très rapides. Chaque photon, ou particule de lumière, représente un peu de code binaire, le langage fondamental de l'informatique. Ces photons ne peuvent pas être interceptés sans les déranger d'une manière qui alerterait l'expéditeur que quelque chose n'allait pas.
Le transfert de données à l'aide de la lumière transmise par des câbles à fibres optiques est devenu de plus en plus courant au cours des dernières décennies, mais chaque impulsion contient actuellement des millions de photons. Cela veut dire que, en principe, une partie de ceux-ci pourraient être interceptés sans détection.
Les données sécurisées sont déjà cryptées, mais si un « espion » était capable d'intercepter les signaux contenant les détails du code, alors, en théorie, il pourrait accéder et décoder le reste du message.
Les impulsions à photon unique offrent une sécurité totale, car toute écoute est immédiatement détectée, mais les scientifiques ont eu du mal à les produire assez rapidement pour transporter des données à des vitesses suffisantes pour transférer de gros volumes de données.
Dans une nouvelle étude, Publié dans Nature Nanotechnologie , l'équipe de Sheffield a utilisé un phénomène appelé l'effet Purcell pour produire les photons très rapidement. Un nanocristal appelé point quantique est placé à l'intérieur d'une cavité à l'intérieur d'un cristal plus gros, la puce semi-conductrice. Le point est ensuite bombardé par la lumière d'un laser qui lui fait absorber de l'énergie. Cette énergie est ensuite émise sous forme de photon.
Réseau de sources de photons uniques sur puce. Crédit :John O'Hara
Placer le nanocristal à l'intérieur d'une très petite cavité fait rebondir la lumière laser à l'intérieur des parois. Cela accélère la production de photons par l'effet Purcell. Un problème est que les photons transportant des informations de données peuvent facilement être confondus avec la lumière laser. Les chercheurs de Sheffield ont surmonté ce problème en canalisant les photons loin de la cavité et à l'intérieur de la puce pour séparer les deux types d'impulsions différents.
De cette façon, l'équipe a réussi à rendre le taux d'émission de photons environ 50 fois plus rapide qu'il ne serait possible sans l'effet Purcell. Bien qu'il ne s'agisse pas de l'impulsion lumineuse photonique la plus rapide à ce jour, il présente un avantage crucial car les photons produits sont tous identiques, une qualité essentielle pour de nombreuses applications d'informatique quantique.
Marc Fox, Professeur de physique optique à l'Université de Sheffield, explique :« L'utilisation de photons pour transmettre des données nous permet d'utiliser les lois fondamentales de la physique pour garantir la sécurité. Il est impossible de mesurer ou de « lire » la particule de quelque manière que ce soit sans modifier ses propriétés. alarme."
Il a ajouté :« Notre méthode résout également un problème qui intrigue les scientifiques depuis environ 20 ans :comment utiliser cet effet Purcell pour accélérer la production de photons de manière efficace.
« Cette technologie pourrait être utilisée au sein de systèmes télécoms sécurisés à fibre optique, bien qu'il soit plus utile au départ dans des environnements où la sécurité est primordiale, y compris les gouvernements et les quartiers généraux de la sécurité nationale.
