Systèmes hybrides de qubits pour les technologies quantiques connectés – HybridNet

Un futur internet quantique pourrait débloquer des technologies révolutionnaires, allant de la communication ultra-sécurisée à la détection avec un réseau de sondes intriquées, en passant par des processeurs quantiques distribuée. Aujourd'hui nous savons construire de petits réseaux quantiques basés sur l'intrication, mais ils ne disposent pas de la puissance de calcul nécessaire pour effectuer des opérations complexes. D'autre part, les processeurs quantiques les plus avancés n'ont pas la capacité de s'interfacer avec les réseaux optiques. Pour relever ces défis, nous devons construire une nouvelle classe de dispositifs quantiques capables d’exécuter plusieurs fonctions : calcul, mémoire et communication.
Ce projet vise à développer un système quantique hybride qui permet à la fois le calcul et la communication dans une plateforme unique de traitement de l'information quantique. L'architecture envisagée repose sur un processeur quantique basé sur des boîtes quantiques électrostatiques dans le silicium. Pour créer une interface optique, nous introduirons des centres de couleur en silicium, ainsi que des circuits photoniques intégrés de haute qualité. Avec ce dispositif, nous allons contrôler l'interaction entre le spin d'un électron dans une boîtes quantique et le spin d'un centre de couleur, afin de rendre possible la transduction cohérente de qubits et la génération d'intrication entre les boîtes quantiques, les centres de couleur et les photons uniques dans la bande télécom.
Les résultats de ces travaux ouvriront de nombreuses possibilités, de l'exploration des interactions spin-spin et spin-photon dans les nanostructures à l'état solide, à la génération et contrôle de l'intrication dans un système hybride lumière-matière. Associé aux capacités de nanofabrication avancées de l'industrie du silicium pour l'électronique et la photonique, ce projet peut jeter les bases de la prochaine génération de technologies quantiques distribués.