Vers une informatique quantique industrialisable grâce à la lumière

Les chercheurs du MIT ont démontré une capacité intéressante de certains nanomatériaux, souvent étudiés pour leurs propriétés photovoltaïques. Ces nanoparticules sont capables d'émettre un flot de photons uniques et identiques. Ce travail pourrait à terme faciliter la conception de nouveaux ordinateurs quantiques basés sur l'optique.


Les concepts actuels d'informatique quantique utilisent principalement des atomes ultra-froids ou les spins de particules d'électrons comme bits quantiques (qubits). Cependant, il y a environ deux décennies, l'idée d'utiliser la lumière à la place d'objets physiques en tant que qubits de base a été proposée. Cette approche supprimerait le besoin d'équipements lourds et complexes pour le contrôle et la gestion des données des qubits, rendant le processus plus simple et moins coûteux.

Selon Alexander Kaplan, étudiant en doctorat, et Moungi Bawendi, professeur de chimie, il serait possible de construire un ordinateur quantique en utilisant uniquement des photons "type qubit" et des optiques linéaires simples, à condition d'avoir des photons préparés de manière adéquate. Chaque photon doit correspondre exactement aux caractéristiques quantiques du précédent, et ainsi de suite.

La source utilisée pour obtenir ces photons est une forme de nanoparticules de pérovskite à base de plomb-halite. Ces pérovskites ont des taux radiatifs cryogéniques extrêmement rapides, ce qui les rend aptes à émettre de la lumière quantique.

Pour vérifier la propriété d'indiscernabilité des photons générés, les chercheurs ont réalisé un test spécifique d'interférence entre deux photons, connu sous le nom d'interférence de Hong-Ou-Mandel. Peu de matériaux peuvent émettre de la lumière qui répond à ce test. Leur nouvelle source n'est pas encore parfaite, produisant l'interférence HOM seulement la moitié du temps.

Les nanoparticules de pérovskite sont créées dans une solution et simplement déposées sur un matériau substrat. Selon Kaplan, ces particules présentent un comportement qui jusqu'à présent n'était observé que sous les conditions de préparation les plus strictes. Bien que ces matériaux ne soient pas encore parfaits, ils sont très malléables et peuvent être intégrés aisément dans des dispositifs.