L’avenir est quantique, et il doit être « parfait » si nous devons y investir notre sécurité et nos données.
C’est ce qu’affirme Mohd Zeeshan, membre de l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo et doctorant en génie électrique et informatique. Il étudie les sources de photons intriqués sous la direction de Michael Reimer, membre de l’IQC et professeur adjoint au Département de génie électrique et d’informatique.
M. Zeeshan est fasciné par les structures de boîtes quantiques à semiconducteurs qui produisent sur demande des paires de photons (particules de lumière) intriqués. Des chercheurs ont déjà produit de tels photons intriqués à partir de boîtes quantiques. Le problème, selon M. Zeeshan, est que les structures de boîtes quantiques ont toujours une certaine asymétrie ou des défauts qui dégradent l’intrication.
En collaboration avec une équipe de chercheurs de l’IQC, du Département de génie électrique et d’informatique, du Département de physique et d’astronomie (lui aussi de l’Université de Waterloo) ainsi que du Conseil national de recherches du Canada (CNRC), Mohd Zeeshan vient de proposer un dispositif qui corrige toute asymétrie dans la forme d’une boîte quantique en appliquant un champ électrique quadripolaire. En termes courants, cela revient à rogner la boîte quantique sur 4 côtés pour refaçonner les électrons et les trous liés (une paire électron-trou est aussi appelée exciton).
« C’est comme de refaçonner une boule de pâte pour qu’elle soit parfaitement ronde, explique-t-il. Vous appliquez un potentiel correcteur de chaque côté de la boîte quantique. Vous pouvez devoir presser ou étirer l’exciton jusqu’à ce que vous obteniez une structure parfaitement symétrique. » [traduction]
M. Zeeshan travaille à peaufiner son idée, car il croit que ses recherches seront utiles dans l’avenir. Il explique que les photons intriqués seront primordiaux pour un cryptage quantique sûr. On s’en servira bientôt pour mettre sur pied des réseaux de communication sécuritaires utilisés quotidiennement pour des conversations privées aussi bien que pour des transactions en ligne.
Mohd Zeeshan est confiant que la proposition de son équipe prouvera la justesse de la théorie énoncée. Il a déjà fabriqué un prototype du dispositif proposé dans les installations du Centre Quantum-Nano. L’étape suivante? Au cours des prochains mois, effectuer des tests au laboratoire de photonique quantique de l’Université de Waterloo. M. Zeeshan a hâte de mettre sa théorie à l’épreuve.
Il fait remarquer que la solution du champ électrique a été proposée dans le passé, avec différentes méthodes. Grâce à son procédé de champ électrique quadripolaire, il croit qu’il peut corriger l’asymétrie de structure de boîtes quantiques tout en maintenant la luminosité des photons intriqués produits, ce qui était difficile avec les méthodes antérieures.
L’article intitulé Proposed scheme to generate bright entangled photo pairs by application of a qudarupole field to a single quantum dot (Méthode proposée pour produire des paires de photons intriqués de grande luminosité, par l’application d’un champ quadripolaire sur une boîte quantique) a été publié le 7 juin 2019 dans Physical Review Letters.