Puce hybride super-puce combinant photonique, électronique et quantique

Des scientifiques ont réussi à créer une « usine de lumière quantique » miniaturisée sur une puce de silicium de la taille d'un bout de doigt.

La première puce hybride combinant photonique, électronique et physique quantique. Photo : Université de Boston .

Selon une étude publiée dans Nature Electronics , des chercheurs de l'Université de Boston, de l'UC Berkeley et de l'Université Northwestern ont réalisé une percée en créant une « usine de lumière quantique » miniaturisée sur une puce de silicium de 1 mm².

Plus précisément, cette puce particulière est fabriquée selon le procédé de fabrication CMOS standard de 45 nm, le même que celui utilisé pour les processeurs populaires comme x86 et ARM, rapprochant ainsi le matériel quantique du monde de la production de masse.

De plus, cette avancée pourrait ouvrir la voie à une informatique quantique évolutive ne nécessitant pas d'installations séparées, mais s'appuyant plutôt sur des techniques de production de masse.

Tom's Hardware compare la puce à un prototype pour une future ligne de fabrication quantique, avec 12 petits anneaux de silicium appelés « micro-résonateurs annulaires ».

Chaque anneau actif génère des paires de photons aux propriétés quantiques uniques. Ces paires de photons sont essentielles à de nombreuses technologies quantiques, mais leur production nécessite généralement des dispositifs de laboratoire fragiles. Grâce à cette nouvelle découverte, elles peuvent être créées directement sur une puce, d'un simple geste du doigt.

Autre détail notable : la puce ne se contente pas de générer de la lumière quantique, mais contribue également à stabiliser cette lumière.

Les résonateurs à micro-anneaux sont très puissants mais instables. De faibles variations de température ou des modifications des caractéristiques de fabrication peuvent les désaccorder et interrompre le flux de photons.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont intégré un système de rétroaction directement dans la puce, chaque résonateur étant doté d'une petite photodiode pour surveiller ses performances, ainsi que d'éléments chauffants miniatures et d'un circuit de commande permettant des ajustements instantanés.

Cette approche d'auto-réglage permet aux 12 résonateurs de fonctionner ensemble en parfaite synchronisation, sans avoir besoin d'équipements de stabilisation encombrants.

« C’est un petit pas, mais important. Cela montre que nous pouvons construire des systèmes quantiques stables et reproductibles dans un environnement de production industrielle », a déclaré Miloš Popović, professeur associé à l’université de Boston et co-auteur de l’étude.

Source : https://znews.vn/sieu-chip-lai-giua-quang-tu-dien-tu-va-luong-tu-post1570960.html