Manipuler la lumière photon par photon

Les états quantiques de la lumière ont un rôle important à jouer dans le développement de nouvelles technologies aux performances augmentées par les lois de la physique quantique. Il s’agit par exemple de développer des réseaux de communications dont la sécurité est garantie en encodant l’information sur un seul photon, de pousser les limites de sensibilité de capteurs optiques ou de développer les calculateurs quantiques de demain.

Générer des états quantiques de la lumière est un défi important. Ainsi pour générer des photons un par un, il faut être capable d’isoler et de piéger un seul atome, ce qui s’avère être expérimentalement très difficile. Une autre approche consiste à créer des atomes artificiels, tels des nanostructures à base de semiconducteurs, véritables « boites quantiques » dans lesquelles les électrons sont confinés à l’échelle nanométrique.

Contrôle d'atomes artificiels semiconducteurs avec l'opto-électronique

Nous expliquerons comment en utilisant les nanotechnologies de l’opto-électronique, nous sommes maintenant capables de créer et de contrôler des atomes artificiels semiconducteurs.

Ces atomes peuvent être insérés dans des structures optiques de façon à obtenir des sources de photons uniques aux performances inégalées. Les photons générés par ces sources ont une très grande pureté quantique, caractéristique clé pour développer des relais quantiques ou pour implémenter des calculs quantiques.

Ces mêmes objets permettent de manipuler la lumière photon par photon pour réaliser des portes logiques quantiques.