Les scientifiques en matériaux explorant l’efficacité des photons en tant que porteurs d’informations ont développé un modèle qui explique comment l’efficacité de ces particules lumineuses change à des longueurs d’onde plus élevées. Leurs découvertes pourraient influencer de manière significative le développement d’une percée technologique tant attendue : un réseau de communications quantiques.
Les fibres optiques actuelles sont capables de transmettre des photons (particules lumineuses individuelles) avec une perte minimale aux longueurs d’onde utilisées pour les télécommunications. Dans les systèmes quantiques, les photons fonctionnent comme des bits dans un ordinateur classique.
Quel est le lien entre la lumière et Internet ?
L’Internet quantique n’existe pas encore, mais il semble être un réseau d’ordinateurs quantiques qui transmettent des informations sous forme de bits quantiques, ou qubits. Ces qubits sont des particules qui sont dans un état quantique, leur permettant de contenir plus d’informations que les valeurs de 0 ou 1, comme le font les bits informatiques classiques.
Comme Gizmodo l’a signalé précédemment, l’Internet quantique ne fonctionnera pas très différemment de l’Internet auquel vous accédez via votre navigateur actuel. Mais la technologie potentielle permettrait de chiffrer les informations avec une sécurité bien plus grande que celle qui existe aujourd’hui sur Internet, et les lois de la mécanique quantique seraient utilisées pour atteindre cet objectif.
Qu’ont trouvé les chercheurs ?
Dans son nouveau journal-publié le mois dernier Photonique APL—Les physiciens présentent un modèle qui décrit le rôle de l’appariement électron-photon dans un type d’émetteur à photon unique. Leurs travaux suggèrent des moyens d’améliorer l’efficacité de ces émetteurs de photons.
« Les atomes vibrent constamment et ces vibrations peuvent dissiper l’énergie de l’émetteur de lumière », a déclaré Chris Van de Walle, scientifique des matériaux à l’UC Santa Barbara et co-auteur de l’article. libérer« En conséquence, au lieu d’émettre des photons, un défaut peut faire vibrer les atomes, réduisant ainsi l’efficacité de l’émission de lumière. »
L’équipe a déclaré qu’elle ne croyait pas qu’un émetteur de photons uniques « Boucle d’or » ait encore été découvert, mais elle pensait que son énergie de transmission serait d’environ 1,5 électronvolt.
L’équipe a écrit : « Compte tenu des rendements élevés qui peuvent être obtenus à des longueurs d’onde plus courtes, nous suggérons que si des longueurs d’onde de télécommunication sont nécessaires pour la transmission dans les fibres optiques, la conversion de fréquence quantique devrait être envisagée en même temps que la génération directe. »
« La sélection minutieuse du matériau hôte et la réalisation d’une ingénierie des propriétés vibratoires à l’échelle atomique sont deux moyens prometteurs de surmonter la faible efficacité », a déclaré Mark Turiansky, chercheur à l’UC Santa Barbara et chercheur principal du projet, dans le même communiqué.
Une autre façon de gérer une faible efficacité est le couplage, a écrit l’équipe. cavité photoniqueUn dispositif permettant d’ouvrir « des bandes de fréquences dans lesquelles la propagation des ondes électromagnétiques est interdite quelle que soit la direction de propagation dans l’espace », Une autre équipe l’a intégré à l’IEEE,
Nous sommes loin d’un Internet quantique, mais le fondement de ce projet repose sur un projet de la dernière décennie. Début 2020, le ministère de l’Énergie a publié son « Plan directeur pour la construction d’un Internet quantique à l’échelle nationale »Ce qui, outre la sécurisation des communications quantiques, peut améliorer l’informatique quantique et aider les réseaux de capteurs existants.
Ne retenez pas votre souffle en attendant l’avenir quantique – vous serez bleu – mais sachez que la recherche fondamentale en matière de matériaux et d’informatique pose aujourd’hui les bases d’un tout nouveau type de communication.
