La combinaison de puces électroniques et photoniques permet une détection ultra-rapide de la lumière quantique

Des chercheurs du Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) de l'Université de Bristol et de l'Université Côte d'Azur ont créé un nouveau détecteur de lumière miniaturisé pour mesurer les caractéristiques quantiques de la lumière avec plus de détails que jamais. L'appareil, composé de deux puces de silicium travaillant ensemble, a été utilisé pour mesurer les propriétés uniques de la lumière quantique "comprimée" à des vitesses record.

L'exploitation des propriétés uniques de la physique quantique promet de nouvelles voies pour surpasser l'état de l'art actuel en matière d'informatique, de communication et de mesure. La photonique sur silicium - où la lumière est utilisée comme support d'informations dans les micropuces de silicium - est une voie passionnante vers ces technologies de nouvelle génération.

« La lumière comprimée est un effet quantique très utile. Il peut être utilisé dans les communications quantiques et les ordinateurs quantiques et a déjà été utilisé par les observatoires d'ondes gravitationnelles LIGO et Virgo pour améliorer leur sensibilité, aidant à détecter des événements astronomiques exotiques tels que les fusions de trous noirs. Ainsi, l'amélioration des façons dont nous pouvons le mesurer peut avoir un impact important », a déclaré le chercheur Joel Tasker.

La mesure de la lumière comprimée nécessite des détecteurs conçus pour un bruit électronique ultra-faible, afin de détecter les faibles caractéristiques quantiques de la lumière. Mais ces détecteurs ont jusqu'à présent été limités dans la vitesse des signaux pouvant être mesurés - environ un milliard de cycles par seconde.

« Cela a un impact direct sur la vitesse de traitement des technologies de l'information émergentes telles que les ordinateurs optiques et les communications avec de très faibles niveaux de lumière. Plus la bande passante de votre détecteur est élevée, plus vous pouvez effectuer des calculs et transmettre des informations rapidement », a déclaré le co-auteur principal Jonathan Frazer.

Le détecteur intégré a jusqu'à présent été cadencé à un ordre de grandeur plus rapide que l'état de l'art précédent, et l'équipe travaille à affiner la technologie pour aller encore plus vite. L'empreinte du détecteur est inférieure à un millimètre carré - cette petite taille permet les performances à grande vitesse du détecteur. Le détecteur est construit à partir de composants microélectroniques en silicium et d'une puce photonique en silicium.