Le Luxembourg est à l'avant-garde de la technologie quantique, avec des chercheurs développant des puces quantiques qui pourraient révolutionner l'Internet quantique et les ordinateurs quantiques. Florian Kaiser, responsable du groupe de recherche sur les matériaux quantiques au Luxembourg, dirige ce projet ambitieux, visant à créer un 'système quantique sur puce'. Cette innovation promet d'améliorer les performances et de permettre une production rentable grâce à la technologie standard des semi-conducteurs.
Les ordinateurs quantiques peuvent résoudre des problèmes mathématiques complexes hors de portée des machines classiques. Les simulateurs quantiques peuvent aider à découvrir de nouveaux matériaux efficaces pour une société durable. Les capteurs quantiques offrent une sensibilité inégalée pour les investigations à l'échelle nano et macro, de la nano-IRM à la détection des ondes gravitationnelles.
Le cœur de cette technologie réside dans les qubits basés sur des spins optiquement actifs dans des cristaux de carbure de silicium, connus sous le nom de 'centres de couleur'. Ces centres, des défauts atomiquement petits au sein du cristal, présentent des propriétés quantiques semblables à celles d'un seul atome. Les photons émis par ces centres peuvent servir de bus de communication photonique, facilitant le transfert et le routage de l'information quantique au sein d'un Internet quantique.
Le Dr Kaiser souligne l'importance d'optimiser chaque étape du processus de fabrication afin d'améliorer la reproductibilité des centres de couleur. Son équipe a mis en place une plateforme de caractérisation à haut débit des centres de couleur quantiques afin d'accélérer la recherche. La vision est de tirer parti de la nanofabrication professionnelle dans des fonderies de semi-conducteurs établies, en favorisant la collaboration entre le monde universitaire et l'industrie.
La position unique du carbure de silicium en tant que semi-conducteur industriel établi permet d'utiliser des dispositifs électroniques standard pour supprimer le bruit de charge autour des centres de couleur. Cela s'est avéré crucial pour maximiser les temps de cohérence. Le développement de nœuds de répéteurs quantiques, basés sur des centres de couleur en carbure de silicium, est une progression naturelle vers un réseau de communication quantique longue distance et entièrement sécurisé.