Un pas de plus vers l'ordinateur quantique

Les photons sont des particules intéressantes pour exploiter les phénomènes quantiques car ils ne souffrent pas d'un fort couplage avec le reste du monde. Ils ont aussi de nombreux degrés de liberté (fréquence, moment linéaire, spin et moment angulaire) sur lesquels on peut injecter des bits quantiques, puis les traiter et les mesurer avec une relative simplicité.

Vu la vaste littérature qui décrit déjà comment dompter les photons, le projet QUANPHOCHIP («Quantum photonic chip»), financé par l'UE, a cherché à faire avancer la technique vers une plateforme évolutive. L'intégration de systèmes optiques quantiques sur puce de semi-conducteurs serait une avancée majeure dans cette direction. Les puces sur silicium étaient le choix évident pour plusieurs raisons.

Pour commencer, les dispositifs photoniques sur silicium pourraient être fabriqués avec les techniques classiques de fabrication des CMOS. Ensuite, ceci permettrait leur intégration avec une microélectronique de type CMOS et donc d'ajouter sur la même puce l'électronique de contrôle et de pilotage, réduisant d'autant le coût et la complexité du packaging. Troisièmement, le silicium est compatible avec des matériaux exotiques (par exemple supraconducteurs), ce qui permettrait d'intégrer d'excellents détecteurs à un seul photon sur une puce photonique quantique, et donc de réaliser des interactions non linéaires de photons isolés, induites par la mesure.

Le projet QUANPHOCHIP est en bonne voie de fabriquer une nouvelle catégorie de puces optiques quantiques, contenant des éléments pour générer, manipuler et détecter des photons isolés. Avant la fin du projet, les chercheurs estiment qu'ils auront développé la plate-forme idéale pour des systèmes d'optique quantique pleinement intégrés.