Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à intégrer une source de lumière quantique (photonique) et un circuit de contrôle électronique sur une même puce de silicium microscopique. Cette puce, d'une largeur de seulement 1 mm², est capable de générer des paires de photons quantiques et d'ajuster le signal en temps réel – une innovation inédite dans le secteur des micropuces.
Ce travail révolutionnaire a été réalisé par une équipe interdisciplinaire issue de trois des plus grandes universités du pays : l’Université Northwestern, l’Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley) et l’Université de Boston (BU). La puce a été fabriquée dans une fonderie de semi-conducteurs commerciale selon un procédé CMOS standard, similaire à la technologie utilisée aujourd’hui pour la fabrication des puces informatiques à usage général.
Au lieu de nécessiter l'équipement encombrant et les laboratoires spécialement équipés du passé, la nouvelle puce peut générer et contrôler la lumière quantique en intégrant plusieurs composants minuscules : résonateurs annulaires, capteurs photoélectriques et circuits de rétroaction thermique. Lorsqu'un laser est dirigé sur les anneaux résonateurs gravés à la surface de la puce, il crée des paires de photons aux états quantiques intriqués, à la base des qubits de lumière.
Contrairement aux systèmes précédents, sensibles à la température et sujets aux perturbations, cette puce s'auto-étalonne grâce à un mécanisme de rétroaction intégré. Des capteurs surveillent en permanence la source lumineuse et envoient des signaux au radiateur pour garantir des conditions optimales. L'ensemble de ce processus s'effectue directement sur la puce, sans aucun dispositif externe.
Plus important encore, la puce est fabriquée selon un procédé CMOS 45 nm, ce qui signifie qu'aucune usine dédiée n'est requise, que les coûts de fabrication sont faibles et que l'évolutivité est élevée. Il s'agit d'une étape cruciale pour que la technologie quantique sorte du cadre expérimental et accède à une commercialisation à grande échelle.
La combinaison de trois domaines technologiques – l'électronique classique, la photonique et le quantique – traditionnellement développés séparément – crée une architecture unifiée et performante. L'équipe de recherche a co-conçu la puce dès le départ afin de garantir la compatibilité et le fonctionnement harmonieux des composants, contribuant ainsi à un fonctionnement précis et stable de la puce.
Dotée d'avantages exceptionnels en termes de compacité, de capacité d'auto-exploitation et de facilité de production, cette puce quantique constituera la base de nombreuses applications pratiques : des réseaux de communication anti-écoute, des capteurs médicaux de nouvelle génération, aux systèmes de traitement quantique qui pourront remplacer les supercalculateurs à l'avenir.
C'est également un signe que l'informatique quantique franchit progressivement la frontière entre recherche et application. La construction réussie de cette puce constitue non seulement une étape technique majeure, mais aussi une étape stratégique pour intégrer les technologies quantiques au monde réel.
Source : https://khoahocdoisong.vn/con-chip-luong-tu-dau-tien-tu-tao-va-on-dinh-anh-sang-post1554962.html
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