Une équipe du Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N), en collaboration avec la compagnie Quandela via le laboratoire commun QDlight, vient de franchir une étape majeure dans la génération d’états quantiques photonique. Ces résultats, publiés dans Nature Communications, présentent une méthode déterministe et reconfigurable pour produire des états indispensables pour le calcul quantique.
Cette forme d’informatique quantique repose sur la génération d’un réseau de photons intriquées (appelé état de graphe), sur lequel les calculs sont ensuite effectués via des mesures locales. Jusqu’à présent, produire ces états en grand nombre et de façon fiable constituait un défi expérimental majeur.
Grâce à un contrôle précis du spin de l’électron piégée dans cette boite quantique via des impulsions optiques, nous avons montré qu’une seule boite quantique semi-conducterice, insérée dans une cavité optique peut générer de manière contrôlée un état de graphe photoniques de type « chenille » (caterpillar graph). Cette structure est particulièrement bien adaptée à la mise en œuvre de calculs quantiques tolérants aux erreurs.
À terme, cette méthode pourrait constituer une brique fondamentale pour des architectures d’ordinateurs quantiques photoniques et ouvrirait la voie à de nombreuses applications pratiques telles que la simulation de systèmes physiques complexes ou la communication quantique sécurisée.
Références
• Huet, H. et al. Deterministic and reconfigurable graph state generation with a single solid-state quantum emitter. Nat Commun 16, 4337 (2025).
• Raussendorf, R. & Briegel,H. J. A one-way quantum computer. Phys. Rev. Lett. 86, 5188 (2001).
• Lindner, N. H. & Rudolph, T. A photonic cluster state machine gun. Phys. Rev. Lett. 103, 113602 (2009).
• Somaschi, N. et al. Near-optimal single-photon sources in the solid state. Nat. Photon. 10, 340 (2016).
• Coste, N. et al. High-rate entanglement between a semiconductor spin and indistinguishable photons. Nat. Photon. 17, 582 (2023).
• Maring, N. et al. A versatile single-photon-based quantum computing platform. Nat. Photon. 18, 603 (2024).
Affiliations
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, Université Paris-Saclay, Palaiseau, France.
University of Delaware, Newark, USA.
Quandela SAS, Massy, France.
School of Mathematical and Physical Sciences, University of Technology Sydney, Ultimo, Australia.
Figure : Exemple réalisable à court terme de génération d’un état graphe de type « caterpillar » entièrement photonique et arbitraire. Séquence d’impulsions combinant des impulsions d’excitation (LA) et des impulsions de contrôle du spin (OSRP) pour la génération d’un état graphe de type « chenille » entièrement photonique et arbitraire, pouvant être généré avec notre protocole. Chaque photon émis après une porte de spin R_y(\pi/2) sera encodé dans un nouveau nœud de l’état graphe « caterpillar », tandis que les photons émis après une impulsion OSRP seront redondamment encodés avec le précédent, au sein du même nœud.
Mots clefs : Quantum optics, solid state physics, entanglement, photonics, Optique quantique, physique de l’état solide, intrication, photonique
