Un pas important vers le transistor quantique


Des physiciens ont conçu une porte quantique capable de bloquer ou de laisser passer des photons un à un.

Dans la course à l’ordinateur quantique, les photons font figure de candidat idéal pour porter l’information quantique. Mais, jusqu’à présent, un dispositif clé faisait défaut pour manipuler cette information à grande échelle : une porte capable de bloquer ou de laisser passer des photons un à un.

Des physiciens1Centre de nanosciences et de nanotechnologies (CNRS/Université Paris-Sud/Université Paris Diderot) et Institut Néel (CNRS), en collaboration avec l’université du Queensland (Australie) viennent d’y parvenir en plaçant une ”boîte quantique” – un matériau nanoscopique semi-conducteur se comportant comme un atome, au centre d’une cavité micrométrique. Celle-ci, constituée de miroirs placés au-dessus et en dessous, a été conçue pour que les photons d’un laser y pénétrant interagissent forcément avec l’atome artificiel. Absorbé par l’atome alors excité, le photon est ensuite renvoyé dans la direction d’où il venait : rien ne sort de la cavité. Si on envoie à présent deux photons, le premier est absorbé et l’atome excité laisse passer le deuxième qui apparaît alors en sortie.

Le dispositif réalise ainsi deux fonctions différentes, correspondant à l’ouverture ou à la fermeture d’une porte pour la lumière, et le basculement entre les deux est provoqué par un seul photon. L’étape suivante consistera à utiliser ce dispositif avec une source de photons unique pour obtenir un transistor quantique.

Nature Nanotechnologies, 2017