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Des nanofils pour émettre des photons un par un

Des chercheurs suisses de l'EPFL sont parvenus à émettre des photons un par un en utilisant un nouveau type de nanofils semi-conducteurs dotés d'« îlots quantiques ».

Ces chercheurs, dirigés par Anna Fontcuberta i Morral, ont constaté que des « îlots quantiques » ou nanocristaux se formaient spontanément sur certains types de fils semi-conducteurs, d'un diamètre de l'ordre du millionième de millimètre (20 à 100 nanomètres).

Jusqu'à présent, il était très difficile de fabriquer des nanofils dotés d'ilots quantiques sur des structures fragiles. Les structures obtenues étaient instables et ne pouvaient produire qu'une faible quantité de photons. Mais ces chercheurs ont découvert que des îlots quantiques très efficaces se formaient de manière naturelle à la surface de certains nanofils, lors de la fabrication. Ces îlots sont notamment apparus à l'interface de deux substrats très utilisés :  l'arséniure de Gallium (GaAs) et l'Aluminium Arsenide (AlAs).

Les tests et simulations effectués en laboratoire ont montré la grande efficacité de ces nouvelles sources de photons uniques et surtout, leur grande stabilité de fonctionnement, atout industriel essentiel. Ces nanofils ont non seulement un débit de production de photons uniques très rapide mais il est également possible de modifier la taille des îlots, ce qui permet de moduler à volonté la longueur d'onde des photons émis.

La formation de ces ilots quantiques reste cependant incomprise et les recherches se poursuivent pour voir s'il est possible d'exciter les îlots non plus avec des lasers, mais directement par un courant électrique, ce qui permettrait leur intégration facile dans de multiples systèmes et appareils électroniques.

A plus long terme, ces sources de photons uniques stables et performantes pourraient s'avérer très précieuses pour développer des ordinateurs quantiques, capables d'effectuer des calculs très complexes en travaillant sur des « qbits » pouvant prendre plusieurs états quantiques superposés en même temps.

Article rédigé par Gaël Orbois pour RT Flash

EPFL

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