La puissance des photons uniques
Découvrez nos points quantiques
Les points quantiques sont au cœur de la technologie révolutionnaire du photon unique de Quandela
Photons uniques et technologie quantique
Qu’est-ce que les photons uniques?
Les photons uniques sont les particules fondamentales de la lumière – les plus petites unités possibles de rayonnement électromagnétique. Ils représentent le « quantum de la lumière », un concept qui a joué un rôle central dans le développement de la théorie quantique, laquelle offre aujourd’hui un cadre idéal pour l’informatique quantique grâce à la technologie unique de source à photon unique de Quandela.
En 1900, Max Planck a introduit l’idée révolutionnaire que l’énergie est quantifiée, n’apparaissant que sous forme de paquets discrets. Albert Einstein a développé davantage ce concept en 1905, proposant que la lumière elle-même est constituée de quanta discrets, que nous appelons aujourd’hui des photons. Cette découverte révolutionnaire a aidé à expliquer des phénomènes comme l’effet photoélectrique et a jeté les bases de notre compréhension moderne de la mécanique quantique.
Les photons uniques incarnent la dualité onde-particule centrale à la physique quantique. Ils peuvent se comporter à la fois comme des particules et comme des ondes, présentant des propriétés comme la superposition et l’intrication qui défient l’intuition classique. Les photons uniques sont par nature des porteurs robustes d’information quantique, ouvrant de nouvelles possibilités dans les domaines de l’informatique quantique et de la communication quantique.
La capacité à générer, manipuler et détecter des photons individuels a marqué le début de la « seconde révolution quantique », où nous pouvons exploiter les effets quantiques à des fins pratiques. Les premiers tests de Bell ont été réalisés avec des photons uniques, prouvant expérimentalement que la mécanique quantique est effectivement incompatible avec le réalisme local
Aujourd’hui, en exploitant des photons uniques comme qubits volants, la technologie de Quandela permet la création d’ordinateurs quantiques puissants qui effectueront un jour des calculs et simulations complexes hors de portée des systèmes classiques.
Technologie des points quantiques pour des sources à photon unique
Génération de photons avec des points quantiques
Les points quantiques sont au cœur de la technologie révolutionnaire du photon unique de Quandela. Ces minuscules structures semi-conductrices, souvent appelées « atomes artificiels », sont la clé pour produire des photons uniques de haute qualité et à la demande.
Comment fonctionnent les points quantiques :
- Confinement électronique : Les points quantiques piègent les électrons dans un espace nanométrique, créant des niveaux d’énergie discrets similaires à ceux des atomes.
- Excitation : Une impulsion laser courte excite un électron vers un état d’énergie plus élevé.
- Relaxation et émission : Lorsque l’électron revient à son état fondamental, il libère un seul photon aux propriétés précises.
- Sortie dirigée : Les conceptions avancées de cavités garantissent que le photon est émis dans une direction spécifique pour une collecte facile.
Avantages de la technologie des points quantiques de Quandela :
- Émission déterministe : Les points quantiques peuvent produire des photons uniques à la demande lorsqu’ils sont nécessaires.
- Haute pureté : Contrairement à d’autres méthodes, la probabilité d’émettre plusieurs photons simultanément est extrêmement faible, assurant de véritables états monophotoniques.
- Indiscernabilité : Les photons produits par le même point quantique sont presque identiques, ce qui est crucial pour les effets d’interférence quantique.
- Brillance : Un pourcentage élevé de photons générés peut être collecté, ce qui augmente l’efficacité globale.
- Scalabilité : La nature à l’état solide des points quantiques permet la miniaturisation des sources à photon unique, permettant l’intégration d’un grand nombre de dispositifs.
En contrôlant précisément l’environnement des points quantiques et en tirant parti de l’effet Purcell dans des cavités optiques spécialement conçues, Quandela atteint des performances inégalées en génération de photons uniques. Cette technologie ouvre la porte à l’informatique quantique photonique pratique à grande échelle ainsi qu’à d’autres applications quantiques de pointe.
Fabrication d’une source de photon unique basée sur des points quantiques
Fabrication de sources de photons uniques
L’approche innovante de Quandela pour créer des sources de photons uniques prêtes à l’emploi implique un processus de fabrication précis et sophistiqué :
- Croissance des points quantiques : Nous commençons par cultiver des points quantiques semi-conducteurs à l’aide de techniques épitaxiques avancées. Ces structures à l’échelle nanométrique sont soigneusement conçues pour émettre des photons à des longueurs d’onde spécifiques.
- Fabrication de micropiliers : Une innovation clé est notre méthode de placement déterministe des points quantiques au centre des piliers microscopiques. Ces piliers, composés de couches alternées de semi-conducteurs, agissent comme des cavités optiques qui améliorent l’émission et la collecte de photons.
- Optimisation de la cavité : Les dimensions et la composition du matériau du micropilier sont finement ajustées pour créer une cavité optique hautement efficace. Cette conception exploite l’effet Purcell pour augmenter l’émission de photons dans une direction privilégiée.
- Contacts électriques : Nous intégrons des contacts électriques dans la structure, permettant un contrôle précis des propriétés d’émission du point quantique grâce à des tensions appliquées.
- Couplage de la fibre : Enfin, nous fixons de façon permanente (ou « pig-tail ») une fibre optique à chaque dispositif micro-pilier haute performance. Cela crée une interface robuste et sans alignement entre la source de points quantiques et les systèmes à fibre optique standard.
Le résultat est une source de photons unique, compacte, efficace et prête à l’emploi, qui peut être facilement intégrée dans des systèmes ou expériences quantiques photoniques. Ce procédé de fabrication unique permet à Quandela de produire des sources de photons uniques haute performance à grande échelle, ouvrant la voie à des technologies photoniques quantiques pratiques.