Nouveau détecteur bi-puce atteint une mesure ultra-rapide de la lumière quantique

Des chercheurs des Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) de l'Université de Bristol et de l'Université Côte d'Azur ont réalisé un nouveau détecteur de lumière miniaturisé pour mesurer les caractéristiques quantiques de la lumière avec plus de détails que jamais auparavant. Le dispositif, constitué de deux puces silicium travaillant ensemble, a été utilisé pour mesurer les propriétés uniques de la lumière quantique « squeezée » (comprimée) à des vitesses record.

Exploiter les propriétés uniques de la physique quantique promet de nouvelles voies pour surpasser l'état de l'art actuel en calcul, communication et mesure. La photonique silicium — où la lumière est utilisée comme porteur d'information dans des micro-puces silicium — est une voie passionnante vers ces technologies de prochaine génération.

« La lumière squeezée est un effet quantique très utile. Elle peut être utilisée dans les communications quantiques et les ordinateurs quantiques et a déjà été utilisée 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. Donc, améliorer les façons dont nous pouvons la mesurer peut avoir un grand impact », a déclaré le chercheur Joel Tasker.

La mesure de la lumière squeezée nécessite des détecteurs conçus pour un bruit électronique ultra-faible, afin de détecter les faibles caractéristiques quantiques de la lumière. Mais de tels 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 de l'information 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 la performance à haute vitesse du détecteur. Le détecteur est construit à partir de microélectronique silicium et d'une puce photonique silicium.