Source quantique nanofil accordable dans les bandes télécoms – SONATE

Une boîte quantique semi-conductrice (BQ) insérée dans un nanofil (NF) est une plate-forme idéale pour les sources optiques quantiques brillantes: source de photons uniques ou source de paires de photons intriqués.
Deux problématiques empêchent leur intégration à large échelle : 1) Deux BQs n'émettent que très rarement à la même longueur d'onde et, 2) la structure fine de l’exciton lève la dégénérescence des états brillants et détruit l’intrication des paires de photons. L'objectif central du projet SONATE est de résoudre ces problématiques en créant des sources quantiques accordables spectralement et au niveau de leur structure fine, émettant dans les bandes télécom et épitaxiées monolithiquement sur substrats de silicium. Notre stratégie s'appuiera sur un nano-objet hybride: un NF-BQ en semi-conducteur III-V inséré dans une coquille en matériau à changement de phase (MCP). Un contrôle in-situ de la phase du MCP sera réalisé par laser pour modifier le volume de MCP, induire une déformation mécanique dans le NF-BQ et, par conséquent, modifier l'émission de la BQ et la structure fine. Ce projet a trois objectifs: 1) Réaliser une source de photons uniques accordable sur plus de 100 meV dans les bandes télécom et épitaxiée monolithiquement sur silicium. 2) Démontrer que nous pouvons contrôler de manière in operando, l’énergie d’émission d’une boîte quantique individuelle pour atteindre une énergie souhaitée et la mettre en résonance avec une seconde boîte quantique. 3) Annuler la structure fine en induisant une contrainte anisotrope dans la BQ pour obtenir des paires de photons intriqués.
Le consortium réunit quatre partenaires: l'Institut des Nanotechnologies de Lyon, l'Institut Néel, le Laboratoire PHotonique ELectronique et Ingénierie QuantiqueS et l’Institut Lumière Matière. Ce partenariat complémentaire fournit toutes les compétences requises pour le succès du projet en s’appuyant sur un savoir-faire bien établi dans l'épitaxie des NF-BQs, l'élaboration de MCP, des outils de simulation numérique et des outils de caractérisation pour effectuer des mesures optiques ou sous haute pression.