Une puce de silicium capable de générer et de contrôler la lumière quantique

Des chercheurs de Boston University, UC Berkeley et Northwestern University ont franchi une étape décisive dans le développement des technologies quantiques en créant une puce de silicium capable de générer et de contrôler la lumière quantique.

Dans les technologies quantiques, la lumière n’est pas utilisée comme un simple éclairage. On parle de photons individuels, utilisés pour des calculs ultrarapides, des communications ultra-sécurisées, ou encore des capteurs d’une extrême précision. Mais manipuler ces photons est un véritable casse-tête. Ils sont générés par des dispositifs hyper sensibles appelés résonateurs microring, eux-mêmes instables à la moindre variation de température ou d’alignement.

Ce que les chercheurs ont réussi à faire, c’est d’intégrer sur une seule puce, large d'1 mm² seulement, des sources de photons (les fameux résonateurs), des photodiodes et microchauffages pour ajuster leur comportement, un système de contrôle intelligent pour maintenir tout ça en équilibre. Résultat : la puce ajuste en temps réel ses composants pour rester parfaitement synchronisée avec le laser d’alimentation. Elle s’autorégule en quelque sorte, un peu comme un thermostat qui ajuste la température d’un logement.

Bientôt, l'émergence d'usines à lumières quantique ?

Ces résultats ouvrent-ils la voie à la production plus importante d'« usines de lumière quantique » sur un seul circuit intégré ? Ils montrent en tout cas qu’il est possible de coordonner plusieurs flux de photons sur une même puce, chaque source devant rester synchronisée afin de fournir un flux continu indispensable aux applications quantiques. Plus largement, cette avancée technique s’inscrit dans la progression vers des systèmes quantiques plus complexes et évolutifs, rassemblant des disciplines habituellement isolées.

Enfin, l’intégration d’un système de retour d’information en temps réel, directement sur la puce, pourrait être réalisé selon un processus industriel classique (CMOS 45 nm), déjà utilisé dans la microélectronique grand public. Cela signifie qu’elle est compatible avec les chaînes de production actuelles, et donc potentiellement reproductible à grande échelle. Cela ouvre des perspectives inédites pour le déploiement massif de puces quantiques.

Ilustration : Image d'illustration générée par IA