Une nouvelle source de photons uniques ultra-brillante, 15 fois plus brillante que les sources usuelles et émettant des photons indiscernables à 99,5 % les uns des autres, a été mise au point par des chercheurs du CNRS, de l'Université Paris Diderot et de l'Université Paris-Sud. Cette prouesse a été rendue possible grâce au positionnement, avec une précision nanométrique, d'une boîte quantique dans une microcavité optique.
Un contrôle électrique permet en outre de réduire le « bruit » autour des boîtes quantiques, bruit qui rend habituellement les photons différents les uns des autres. Obtenus en collaboration avec des chercheurs de Brisbane (Australie), ces résultats permettront de réaliser des calculs quantiques d'une complexité sans précédent, premier pas vers la création d'ordinateurs quantiques.
Le domaine de l'information quantique est un enjeu majeur pour l'économie à venir, les ordinateurs quantiques pouvant, théoriquement, être des centaines de millions de fois plus rapides que les ordinateurs classiques. De nombreux systèmes sont explorés aujourd'hui pour développer ces futures technologies quantiques : atomes, ions, photons, etc. Les technologies quantiques optiques, qui utilisent la lumière comme vecteur de l'information quantique, ont connu des succès remarquables ces dernières années, tels que la communication de clés cryptographiques ou la téléportation quantique sur des centaines de kilomètres.
Cependant, les sources de photons disponibles aujourd'hui ne sont pas suffisamment efficaces pour utiliser l'information quantique à grande échelle. Ces sources doivent permettre l'émission d'un seul et unique photon par impulsion lumineuse. Aucune technologie ne permettait, jusqu'à aujourd'hui, l'émission de photons parfaitement identiques à des rendements suffisants pour une utilisation en optique quantique.
Le principal défi pour les chercheurs a été de réduire le « bruit » autour de la boîte quantique, tout en obtenant une forte brillance, qui limite habituellement l'indiscernabilité des photons. Les scientifiques ont donc positionné, avec une précision nanométrique, une boîte quantique dans une microcavité optique confinant la lumière.
En collaboration avec l'équipe du Professeur Andrew White à Brisbane (Australie), ils ont pu comparer ces nouvelles sources aux sources usuelles. Ils démontrent que ces sources de photons uniques indiscernables à 99,5 % sont environ 15 fois plus brillantes que les sources usuelles : un photon unique indiscernable est collecté toutes les 6 impulsions excitatrices, contre 100 impulsions pour les sources lumineuses utilisées aujourd'hui. Cette nouvelle source photonique pourrait faciliter la mise au point d'ordinateurs quantiques.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
