Combiner le silicium et la photonique
Les technologies de communication photonique utilisent des photons et des fibres de verre de manière similaire aux appareils électroniques, qui utilisent des électrons et des fils. Même s'il connaît de grandes réussites, ce domaine est toujours confronté à des défis tels que l'intégration des technologies optiques avec des puces de silicium. Le projet QUIPS (Quantum ultrafast integrated photonics in silicon), financé par l'UE, est parvenu à faire du silicium un matériau capable d'intégrer de la photonique quantique. Cette tâche extrêmement technique a nécessité le développement de nouvelles sources de photons et de commutateurs optiques ultra-rapides. Tout d'abord, l'équipe a conçu le commutateur optique. Les résultats étaient encourageants, mais les installations laser à la disposition des chercheurs du projet se sont avérées insuffisantes. Le groupe a étudié plusieurs solutions, dont l'utilisation de matériaux autres que le silicium et des méthodes pour éviter ou réduire les pertes non linéaires. Finalement, l'équipe a choisi un autre moyen de créer un effet électro-optique, nécessitant un nouveau procédé de fabrication du titanate de baryum (BTO). Peu onéreuse et évolutive, cette méthode permettait le dépôt de couches minces. Les tests du matériau se sont avérés satisfaisants. Le groupe a également développé des moyens d'intégrer le BTO à un guide d'ondes en silicium afin d'améliorer le coefficient électro-optique. Cette méthode proposait une technique de commutation rapide et à faible perte fonctionnant à des températures cryogéniques. Les chercheurs ont ensuite modifié la conception du système de contrôle des photons. L'équipe a démontré la viabilité de cette conception dans le domaine de l'optique classique, ainsi que dans le régime de photon unique. La recherche nécessitait des photons dans une bande passante unique, et les travaux ont produit un appareil capable de produire de tels photons. Des démonstrations étaient en cours au terme du projet. D'autres tests ont confirmé que ces nouvelles technologies atteignent une efficacité supérieure à 90 %. Ces systèmes ont ainsi démontré leur robustesse et leur adéquation aux objectifs recherchés. Le projet QUIPS a intégré avec succès la photonique avec des circuits sur silicium conventionnels. Ces travaux, qui ont suscité un intérêt considérable dans le domaine, pourraient constituer une nouvelle étape vers l'informatique quantique à haute performance.
Mots‑clés
Photonique, puces de silicium, QUIPS, quantique, photons, commutateurs
