Des technologies quantiques plus proches avec les boîtes quantiques réalisées à Florence

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Italie | Science de la matière : matériaux, physique, chimie, optique | Sciences et technologies de l’information et de la communication : TIC, télécoms, micro-nanotechnologies, informatique
12 juin 2018

Une équipe de l’Université de Florence a mis au point une nouvelle technique de production de boîtes quantiques par écriture laser qui permet un contrôle précis des caractéristiques de ces structures utilisées dans le domaine des technologies quantiques.

Quand on parle de technologie quantique le future s’impose, parce que, bien que les premiers exemples d’ordinateur quantique et de cryptographie quantique aient été décrits, il reste encore beaucoup à faire pour leur réalisation sur grande échelle. L’un des composants plus prometteurs sur lequel se basent ces nouvelles technologies ce sont les boîtes quantiques (quantum dots), de petits cristaux de quelques millionièmes de millimètre, étudiées par les plus grands centres de recherche au monde.

Les chercheurs du Département de physique et astronomie de l’Université de Florence, coordonnés par Francesco Biccari, en collaboration avec une équipe de l’Université la Sapienza de Rome, guidée par Marco Felici et une équipe de l’Institut de Photonique et de Nanotechnologies du Cnr de Rome, guidée par Giorgio Pettinari, ont démontré la possibilité de créer des boîtes quantiques grâce à une simple technologie d’écriture laser qui permet d’en contrôler et la position et la longueur d’onde de la lumière émise. L’étude a été publiée sur Advanced Materials.

“Dans une boîte quantique, les électrons du matériau, qui subissent l’effet des petites dimensions de l’ordre de quelques de nanomètres dans lesquelles ils sont confinés, montrent des effets quantiques très évidents” explique Francesco Biccari. “L’un de ces effets est la capacité d’émettre un seul photon pour chaque impulsion optique ou électrique reçue, une caractéristique qui les rend particulièrement appropriés pour les technologies quantiques.”

Pour réaliser un dispositif photonique complexe, il est nécessaire de placer les boîtes quantiques présentant des caractéristiques adéquates en des points bien définis du dispositif. Mais ce sont des conditions que les technologies actuelles ne permettent de réaliser qu’en partie et à condition qu’on utilise des processus lithographiques compliqués. “Notre technique pour fabriquer les boîtes quantiques se base sur les propriétés d’un matériau semi-conducteur, l’arséniure-trinitrine de gallium hydrogéné (GaAsN:H), et sur la possibilité de focaliser sur une toute petite portion de celui-ci un faisceau de lumière laser, en utilisant une fibre optique dotée d’une pointe d’environ 100 nanomètres. La lumière laser permet d’éliminer l’hydrogène dans la zone éclairée, en créant de cette manière des boîtes quantiques de GaAsN dans une matrice de GaAsN:H. La possibilité de déplacer la pointe comme on le souhaite permet de fabriquer les boîtes quantiques avec une précision autour de 100 nanomètres et, en réglant la puissance du faisceau laser et le temps d’exposition, il est possible de varier leur dimension et, par conséquent, leur longueur d’onde d’émission. Le développement de ce modèle représente donc - conclut Francesco Biccari - un progrès énorme pour la réalisation de circuits photoniques complètement intégrés, utiles pour les technologies quantiques futures.”

Source : https://www.cnr.it/it/news/8143/tecnologie-quantistiche-piu-vicine-con-i-quantum-dot-realizzati-a-firenze

Plus d’informations : http://www.intoscana.it/it/articolo/quantistica-da-firenze-i-cristalli-per-le-comunicazioni-del-futuro/
https://onlinelibrary.wiley.com/journal/15214095

Rédacteur : Giovanna Corvo, info.csu[a]institutfrancais.it

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