Nous interagissons quotidiennement avec des bits et des octets, que ce soit en envoyant un message texte ou en recevant un e-mail.
Il existe également des bits quantiques, ou qubits, qui présentent des différences critiques par rapport aux bits et octets courants. Ces photons (particules de lumière) peuvent transporter des informations quantiques et offrir des capacités exceptionnelles qui ne peuvent être obtenues autrement. Contrairement à l’informatique binaire, où les bits ne peuvent représenter que 0 ou 1, le comportement des qubits existe dans le domaine de la mécanique quantique. Grâce à la « superposition », un qubit peut représenter un 0, un 1 ou toute autre proportion entre les deux. Cela augmente considérablement la vitesse de traitement d'un ordinateur quantique par rapport aux ordinateurs actuels.
"La découverte des capacités des qubits a été une force motrice pour le domaine émergent des technologies quantiques, ouvrant la voie à des applications nouvelles et inexplorées telles que la communication quantique, l'informatique et la détection", a déclaré Hong Koo Kim, professeur de génie électrique et informatique à l'Université de École d'ingénierie de Pittsburgh Swanson.
Les technologies quantiques sont importantes dans un certain nombre de domaines, par exemple pour les banques qui protègent les informations financières ou qui fournissent aux chercheurs la rapidité nécessaire pour imiter tous les aspects de la chimie. Et grâce à « l’intrication » quantique, les qubits pourraient « communiquer » sur de vastes distances en tant que système unique. Kim et son étudiant diplômé, Yu Shi, ont fait une découverte qui pourrait aider la technologie quantique à faire un bond en avant.
Les technologies quantiques basées sur les photons reposent sur des sources de photons uniques qui peuvent émettre des photons individuels.
Ces photons uniques peuvent être générés à partir de semi-conducteurs à l’échelle nanométrique, plus communément appelés points quantiques. De la même manière que les antennes micro-ondes diffusent les signaux des téléphones portables, un point quantique agit comme une antenne qui rayonne de la lumière.
"En effectuant une analyse rigoureuse, nous avons découvert qu'un émetteur de points quantiques, ou une antenne dipôle à l'échelle nanométrique, capte une grande quantité d'énergie", a expliqué Kim. "Le fonctionnement du régime externe d'un émetteur dipôle est bien compris, mais c'est vraiment la première fois qu'un dipôle est étudié à l'intérieur."
Les photons de ces points quantiques sortent avec la main, comme nous, droitiers ou gauchers, et l'information quantique est véhiculée par cette main des photons individuels. En tant que tel, les trier selon différentes voies est une tâche importante pour le traitement de l’information quantique. L'équipe de Kim a développé une nouvelle façon de séparer les photons de différentes mains et de les récolter efficacement pour un traitement ultérieur.
"Les résultats de ces travaux devraient contribuer au développement de sources de photons uniques à grande vitesse, un composant essentiel nécessaire à la photonique quantique", a déclaré Kim.
L'article intitulé « Texture de spin et couplage chiral d'un champ dipolaire polarisé circulairement » est publié dans la revue Nanophotonics. .
Plus d'informations : Yu Shi et al, Texture de spin et couplage chiral d'un champ dipolaire polarisé circulairement, Nanophotonique (2023). DOI : 10.1515/nanoph-2022-0581
Fourni par l'Université de Pittsburgh
