La première puce quantique qui génère et stabilise la lumière

Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à intégrer une source de lumière quantique (photonique) et un circuit de contrôle électronique sur une même puce de silicium microscopique. Cette puce, d'une largeur de seulement 1 mm², est capable de générer des paires de photons quantiques et d'ajuster le signal en temps réel – une innovation inédite dans le secteur des micropuces.

Ce travail révolutionnaire a été réalisé par une équipe de recherche interdisciplinaire de trois universités américaines de premier plan : l'Université Northwestern, l'Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley) et l'Université de Boston (BU). La puce a été fabriquée dans une fonderie de semi-conducteurs commerciale selon un procédé CMOS standard, similaire à la technologie utilisée aujourd'hui pour la fabrication des puces informatiques à usage général.

Puce de silicium intégrant une source de lumière quantique et un circuit de contrôle électronique sous microscope.

Au lieu de nécessiter des équipements encombrants et des laboratoires spécialement équipés comme auparavant, la nouvelle puce peut générer et contrôler la lumière quantique en intégrant simultanément de nombreux composants minuscules : résonateurs annulaires, capteurs photoélectriques et circuits de rétroaction thermique. Lorsqu'un laser est dirigé sur les anneaux résonateurs gravés à la surface de la puce, il crée des paires de photons à intrication quantique, base des qubits de lumière.

Contrairement aux systèmes précédents, sensibles à la température et sujets aux perturbations, cette puce s'auto-étalonne grâce à un mécanisme de rétroaction intégré. Des capteurs surveillent en permanence la source lumineuse et envoient des signaux au radiateur pour garantir un état optimal. Ce processus s'effectue directement sur la puce, sans intervention d'un dispositif externe.

Plus important encore, la puce est fabriquée selon un procédé CMOS 45 nm, ce qui signifie qu'aucune usine dédiée n'est requise, que les coûts de fabrication sont faibles et que l'évolutivité est élevée. Il s'agit d'une étape cruciale pour que la technologie quantique sorte du cadre expérimental et accède à une commercialisation à grande échelle.

La conception intégrée permet à la puce quantique de fonctionner avec précision sans avoir besoin d'équipement auxiliaire.

La combinaison de trois domaines technologiques – l'électronique classique, la photonique et le quantique – traditionnellement développés séparément – a permis de créer une architecture unifiée et performante. L'équipe de recherche a collaboré dès le début pour garantir la compatibilité et le fonctionnement harmonieux des composants, contribuant ainsi à la précision et à la stabilité de la puce.

Dotée d'avantages exceptionnels en termes de compacité, de capacité d'auto-exploitation et de facilité de production, cette puce quantique constituera la base de nombreuses applications pratiques : des réseaux de communication anti-écoute, des capteurs médicaux de nouvelle génération, aux systèmes de traitement quantique qui pourront remplacer les supercalculateurs à l'avenir.

C'est également un signe que l'informatique quantique franchit progressivement la frontière entre recherche et application. La fabrication réussie de cette puce constitue non seulement une étape technique majeure, mais aussi une étape stratégique pour l'intégration des technologies quantiques au monde réel.

Source: https://khoahocdoisong.vn/con-chip-luong-tu-dau-tien-tu-tao-va-on-dinh-anh-sang-post1554962.html