La photonique quantique, ou l’art de contrôler la lumière en régime quantique
Développé depuis la fin du 20ème sièclee siècle, la photonique quantique consiste à tirer parti des propriétés spécifiquement quantiques de la lumière, notamment des photons uniques (émis un à un), pour le calcul quantique et la sécurisation des communications. Cette discipline offre une des pistes les plus prometteuses pour l’informatique quantique (ordinateurs et réseaux quantiques) ou encore pour les protocoles de distribution de clés de chiffrement infalsifiables (cryptographie quantique).
Leader européen de l’informatique quantique photonique et issu du Centre des Nanosciences et Nanotechnologies (C2N-CNRS/Université Paris-Saclay/Université Paris Cité), Quellela produit et commercialise en Europe depuis 2017 des émetteurs de lumière quantique, composants essentiels aux technologies photoniques. informatique quantique photonique, et a livré ses premiers ordinateurs quantiques photoniques en 2023. Ces émetteurs, constitués d’une boîte quantique pouvant être considérée comme un atome artificiel dans une matrice de matériau semi-conducteur, permettent de générer en série des photons uniques, impossibles à distinguer des les uns les autres et émis à la demande par une succession d’impulsions laser concentrées sur cet atome artificiel.
Dans les meilleures conditions de résonance et d’extraction de photons conférées par la cavité optique dans laquelle elles sont positionnées, ces boîtes quantiques permettent de générer un flux de photons à une cadence de plusieurs dizaines de mégahertz, qui permet de mettre en œuvre efficacement des protocoles de communication. . calcul quantique sur une puce photonique.
Vers une puissance et une efficacité de calcul sans précédent
Ce nouveau laboratoire commun recherche-entreprise (Labcom) a pour objectif de développer des émetteurs et des protocoles pour générer de nouveaux états de la lumière quantique, dans le but de créer un ordinateur quantique photonique.
tolérant aux erreurs et capable de démontrer des protocoles de communication quantique.
Pour ce faire, les travaux s’articuleront autour de deux axes de recherche :
- L’axe « optique » du projet visera dans un premier temps à développer des protocoles d’intrication quantique photonique
afin de créer des chaînes et des graphiques de photons multi-intriqués. Ces états de lumière non classiques sont au cœur du paradigme de l’informatique quantique « basé sur la mesure », qui constitue le cadre le plus prometteur pour réaliser une machine quantique universelle. - L’axe « croissance » sera axé sur l’amélioration de la qualité des dispositifs photoniques à points quantiques qui seront produits au sein du Labcom. Il s’agira notamment de cultiver des matériaux de très haute pureté, afin de contrôler la « pureté quantique » des photons et ainsi augmenter la reproductibilité de la fabrication des dispositifs photoniques.
QDlight, la poursuite d’une étroite collaboration de recherche public-entreprise
Ce laboratoire commun s’inscrit dans la continuité de la collaboration depuis 2017 entre Quellela et le laboratoire de recherche dont il est issu, le Centre des Nanosciences et Nanotechnologies (C2N). Il a donné lieu à de nombreuses interactions entre acteurs de la recherche publique et corporate au profit de la recherche fondamentale sur la physique des boîtes quantiques semi-conductrices, l’interaction lumière-matière dans les microcavités solides, les protocoles de génération de lumière quantique et leur mesure, ainsi que les premières implémentations de technologies quantiques. protocoles ou calculs.
Labcom QDlight représente une nouvelle étape dans le maintien d’une avance concurrentielle à l’échelle mondiale dans la technologie des sources de photons uniques à semi-conducteurs, en garantissant leur perfectionnement constant et en exploitant leurs propriétés exceptionnelles dans les activités de recherche et de développement.
« Le CNRS se félicite de la création de QDlight qui, en alliant l’excellence des équipes du laboratoire C2N avec la société Quelle, leader européen du calcul quantique photonique issu du monde académique, contribue de deux manières à positionner au mieux la recherche publique française dans le quantique niveau dans le monde. » déclare Antoine Petit, président-directeur général du CNRS.
« Cette recherche vise à maintenir notre leadership technologique en photonique quantique à l’échelle mondiale », déclare Niccolo Somaschi, co-fondateur et PDG de Quandela.
« C’est un réel plaisir pour moi de me retrouver au C2N, l’un des hauts lieux de la recherche française en nanosciences et nanotechnologies, pour inaugurer ce nouveau Labcom, symbole d’une synergie réussie entre organismes nationaux de recherche, universités et entreprises deeptech qui permettra allier expertise académique et technologique au plus haut niveau pour lever les verrous scientifiques et technologiques dans le domaine crucial de la photonique quantique, tout en participant à la formation des étudiants et jeunes chercheurs », ajoute Camille Galap, présidente de l’université Paris-Saclay.
« L’Université Paris Cité est fière d’avoir contribué à la création de ce laboratoire commun, qui illustre les capacités de collaboration entre les universités, l’ONR et le secteur privé. Il est essentiel d’unir nos forces et nos expertises au profit de la recherche et de l’innovation, notamment dans un domaine aussi stratégique que la technologie quantique. », Explains Édouard Kaminski, president of Paris Cité University.
« Nous sommes fiers de la création de ce laboratoire commun qui concrétise des années de relations de confiance et nous permettra de continuer à accompagner le renforcement des connaissances et des compétences en photonique quantique chez Quellela aux côtés de nos partenaires. », souligne Thierry Dauxois, directeur de Physique au CNRS.
À PROPOS DE QUANDELA
Quandela est une entreprise leader dans le domaine des technologies quantiques. Utilisant les émetteurs de photons uniques les plus efficaces au monde, la société a développé et mis sur le marché des ordinateurs quantiques photoniques. Quandela conçoit, construit et fournit des systèmes quantiques prêts à l’emploi pour les centres de données, des processeurs quantiques accessibles dans le cloud et des services d’accès aux algorithmes.
Fondée en 2017 par Pascale Senellart, directrice de recherche CNRS au Centre des nanosciences et nanotechnologies (C2N), Niccolo Somaschi et Valérian Giesz, experts de renommée internationale en physique quantique, Quellela emploie plus de 100 collaborateurs de 15 nationalités différentes, en majorité des chercheurs. et ingénieurs en optique, algorithmique et sciences de l’information. Quandela s’engage à rendre l’informatique quantique accessible à tous pour relever les défis industriels et sociétaux les plus complexes. (www.quandela.com)
À PROPOS DU CNRS
Acteur majeur de la recherche fondamentale à l’échelle mondiale, le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet de combiner différentes disciplines scientifiques pour éclairer et comprendre les enjeux du monde contemporain, en lien avec les acteurs publics et socio-économiques. Ensemble, les sciences sont au service d’un progrès durable qui profite à l’ensemble de la société. (www.cnrs.fr)
À PROPOS DE L’UNIVERSITÉ PARIS-SACLAY
Née de la volonté conjuguée d’universités, de grandes écoles et d’organismes de recherche, l’Université Paris-Saclay est l’une des grandes universités européennes et mondiales, couvrant les secteurs des Sciences et de l’Ingénierie, des Sciences de la Vie et de la Santé, et des Sciences Humaines et Sociales. Sa politique scientifique conjugue étroitement recherche et innovation, et s’exprime aussi bien dans les sciences fondamentales que dans les sciences appliquées pour répondre aux grands enjeux sociétaux. Du premier cycle au doctorat, en passant par les programmes des Grandes Ecoles, l’Université Paris-Saclay propose des formations dans un large spectre de disciplines, au service de la réussite des étudiants et de l’insertion professionnelle. Il prépare les étudiants à une société en évolution rapide, où la pensée critique, l’agilité et la capacité à renouveler les compétences sont essentielles. L’Université Paris-Saclay propose également un riche programme de formation tout au long de la vie. Située au sud de Paris sur un vaste territoire, l’Université Paris-Saclay bénéficie d’une position géographique favorisant à la fois sa visibilité internationale et ses liens étroits avec ses partenaires socio-économiques – grands groupes industriels, PME, startups, collectivités territoriales, associations… (www.universite-paris-saclay.fr)
ABOUT PARIS CITÉ UNIVERSITY
L’Université Paris Cité est une université omnidisciplinaire, intensive de recherche et de rang mondial, labellisée IdEx, à forte dimension professionnelle. Elle se positionne au meilleur niveau international pour le rayonnement et l’originalité de ses recherches, la diversité et l’attractivité de ses formations, sa capacité d’innovation et sa participation active à la construction de l’espace européen de la recherche. et la formation. L’Université Paris Cité comprend trois facultés (Santé, Sciences, Sociétés & Humanités), un établissement composante, l’Institut de Physique du Globe de Paris, et un organisme de recherche partenaire, l’Institut Pasteur. Elle compte 63 000 étudiants, 7 500 enseignants-chercheurs et chercheurs, 21 écoles doctorales et 117 unités de recherche. Université à impact sociétal positif, elle s’engage pour « la santé planétaire : des humains en bonne santé, dans une société saine, sur une planète saine ». (u-paris.fr)
