L’informatique quantique à température ambiante
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«L’approche de la photonique quantique offre un lien naturel entre la communication et le calcul», a déclaré Val Zwiller, professeur au KTH. » C’est quelque chose de très important, car l’objectif final est de transmettre les informations quantiques traitées à l’aide de la lumière. »
Cependant, pour fournir des qubits à la demande dans les systèmes informatiques quantiques, les photons doivent être émis de manière déterministe plutôt que probabiliste. Cela peut être accompli à des températures extrêmement basses dans des atomes artificiels, mais l’équipe de KTH a développé un moyen de le faire fonctionner dans des circuits intégrés optiques à température ambiante.
Le procédé permet aux émetteurs de photons d’être positionnés avec précision dans des circuits optiques intégrés utilisant du nitrure de bore hexagonal (hBN), un matériau à large bande interdite. Il s’agit d’un matériau en couches couramment utilisé dans les céramiques, alliages, résines, plastiques et caoutchoucs pour ses propriétés autolubrifiantes. Celui-ci a été intégré à des guides d’ondes en nitrure de silicium pour diriger les photons uniques émis.
- GlobalFoundries to make photonic chips in Dresden, New York
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Cela permet de réaliser des circuits optiques avec émission à la demande de photons à température ambiante pour l’informatique quantique, explique Ali Elshaari, professeur associé au KTH Royal Institute of Technology.
«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», a déclaré Elshaari. « Nous avons réalisé un processus déterministe qui positionne précisément les émetteurs de particules de lumière fonctionnant à température ambiante dans un circuit photonique intégré. »
Les chercheurs ont rapporté le couplage d’un émetteur photonique unique hBN à des guides d’ondes en nitrure de silicium, et ils ont développé une méthode pour imager les émetteurs quantiques. Ensuite, 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.
Cette réalisation ouvre la voie à une intégration hybride d’émetteurs à photon unique dans des plates-formes photoniques qui ne peuvent pas émettre de lumière efficacement à la demande.
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