Nouvelle technologie dephotodétecteur quantique
La plus petite puce de silicium au monde quantiquephotodétecteur
Récemment, une équipe de recherche britannique a réalisé une avancée majeure dans la miniaturisation des technologies quantiques : elle a réussi à intégrer le plus petit photodétecteur quantique au monde sur une puce de silicium. Ces travaux, intitulés « Détecteur de lumière quantique à circuit intégré photonique électronique Bi-CMOS », sont publiés dans la revue Science Advances. Dans les années 1960, les scientifiques et les ingénieurs ont miniaturisé pour la première fois des transistors sur des microprocesseurs bon marché, une innovation qui a marqué le début de l’ère de l’information. Aujourd’hui, des scientifiques ont démontré pour la première fois l’intégration de photodétecteurs quantiques plus fins qu’un cheveu sur une puce de silicium, nous rapprochant ainsi d’une ère où les technologies quantiques exploiteront la lumière. La production à grande échelle d’équipements électroniques et photoniques haute performance est essentielle à la réalisation de la prochaine génération de technologies de l’information avancées. La fabrication de technologies quantiques dans les installations commerciales existantes représente un défi permanent pour la recherche universitaire et les entreprises du monde entier. La capacité à produire du matériel quantique haute performance à grande échelle est cruciale pour l’informatique quantique, car la construction d’un ordinateur quantique nécessite un grand nombre de composants.
Des chercheurs britanniques ont mis au point un photodétecteur quantique dont le circuit intégré ne mesure que 80 microns sur 220 microns. Cette taille réduite permet aux photodétecteurs quantiques d'être extrêmement rapides, ce qui est essentiel pour accéder à des technologies à haute vitesse.communication quantiqueet permettant un fonctionnement à haute vitesse des ordinateurs quantiques optiques. L'utilisation de techniques de fabrication éprouvées et disponibles sur le marché facilite leur application rapide à d'autres domaines technologiques tels que la détection et les communications. Ces détecteurs sont utilisés dans une grande variété d'applications en optique quantique, peuvent fonctionner à température ambiante et conviennent aux communications quantiques, aux capteurs extrêmement sensibles tels que les détecteurs d'ondes gravitationnelles de pointe, ainsi qu'à la conception de certains ordinateurs quantiques.
Bien que ces détecteurs soient rapides et compacts, ils sont également très sensibles. La clé de la mesure de la lumière quantique réside dans la sensibilité au bruit quantique. La mécanique quantique génère un bruit fondamental, même infime, dans tous les systèmes optiques. Le comportement de ce bruit révèle des informations sur le type de lumière quantique transmise par le système, permet de déterminer la sensibilité du capteur optique et peut être utilisé pour reconstruire mathématiquement l'état quantique. L'étude a démontré que la miniaturisation et l'accélération du détecteur optique n'entravent pas sa sensibilité à la mesure des états quantiques. À l'avenir, les chercheurs envisagent d'intégrer d'autres composants matériels de technologies quantiques de rupture à l'échelle de la puce, afin d'améliorer encore l'efficacité de ce nouveau dispositif.détecteur optiqueet de le tester dans diverses applications. Afin de rendre le détecteur plus accessible, l'équipe de recherche l'a fabriqué à l'aide de générateurs quantiques disponibles dans le commerce. Cependant, l'équipe souligne qu'il est essentiel de continuer à relever les défis de la fabrication à grande échelle avec la technologie quantique. Sans démonstration d'une fabrication de matériel quantique véritablement évolutive, l'impact et les avantages de la technologie quantique seront retardés et limités. Cette avancée majeure représente une étape importante vers la réalisation d'applications à grande échelle.technologie quantiqueet l'avenir de l'informatique quantique et des communications quantiques regorge de possibilités infinies.
Figure 2 : Schéma de principe du dispositif.
Date de publication : 3 décembre 2024