Une équipe internationale de scientifiques de premier plan, dirigée par le professeur Klaus Jöns, physicien de Paderborn, a dressé un panorama complet du potentiel, des perspectives mondiales, du contexte et des frontières de la photonique intégrée. L’article – une feuille de route pour les circuits photoniques intégrés destinés aux technologies quantiques – vient d’être publié par la revue renommée Nature Reviews Physics. L’article décrit les technologies sous-jacentes, présente l’état actuel de la recherche et décrit les applications futures possibles.
“Les technologies quantiques photoniques ont franchi un certain nombre d’étapes importantes au cours des 20 dernières années. Toutefois, l’évolutivité reste un défi majeur lorsqu’il s’agit de transposer les résultats du laboratoire aux applications quotidiennes. Les applications nécessitent souvent plus de 1 000 composants optiques, qui doivent tous être optimisés individuellement. Les technologies photoniques quantiques peuvent toutefois bénéficier des développements parallèles de l’intégration photonique classique”, explique Jöns. Selon les scientifiques, des recherches supplémentaires sont nécessaires. “Les plates-formes photoniques intégrées, qui nécessitent une variété de matériaux multiples, de conceptions de composants et de stratégies d’intégration, présentent de multiples défis, en particulier des pertes de signal, qui ne sont pas facilement compensées dans le monde quantique”, poursuit Jöns. Dans leur article, les auteurs indiquent que le cycle d’innovation complexe des technologies quantiques photoniques intégrées (IPQT) nécessite des investissements, la résolution de défis technologiques spécifiques, le développement de l’infrastructure nécessaire et la poursuite de la structuration vers un écosystème mature. Ils concluent qu’il existe une demande croissante de scientifiques et d’ingénieurs ayant une connaissance approfondie de la mécanique quantique et de ses applications technologiques.
La photonique quantique intégrée utilise des technologies et des dispositifs photoniques intégrés classiques pour les applications quantiques, l’intégration au niveau de la puce étant essentielle pour la mise à l’échelle et la transformation des démonstrateurs de laboratoire en technologies réelles. Jöns explique : “Les efforts dans le domaine de la photonique quantique intégrée sont vastes et comprennent le développement de circuits photoniques quantiques, qui peuvent être intégrés de manière monolithique, hybride ou hétérogène. Dans notre article, nous discutons des applications qui pourraient devenir possibles à l’avenir en surmontant les obstacles actuels.” Les scientifiques donnent également un aperçu du paysage de la recherche et discutent du potentiel d’innovation et de marché. L’objectif est de stimuler la recherche et le financement de la recherche en soulignant non seulement les questions scientifiques, mais aussi les défis liés au développement de l’infrastructure de fabrication et des chaînes d’approvisionnement nécessaires à la commercialisation des technologies.
Selon les scientifiques, il est urgent d’investir massivement dans l’éducation afin de former la prochaine génération d’ingénieurs IPQT. Jöns déclare : “Quel que soit le type de technologie qui sera utilisé dans les dispositifs quantiques commerciaux, les principes sous-jacents de la mécanique quantique sont les mêmes. Nous prévoyons une demande croissante de scientifiques et d’ingénieurs ayant une connaissance approfondie de la mécanique quantique et de ses applications technologiques. Investir dans la formation de la prochaine génération contribuera à repousser les frontières scientifiques et technologiques.”
Référence : “The potential and global outlook of integrated photonics for quantum technologies” par Emanuele Pelucchi, Giorgos Fagas, Igor Aharonovich, Dirk Englund, Eden Figueroa, Qihuang Gong, Hübel Hannes, Jin Liu, Chao-Yang Lu, Nobuyuki Matsuda, Jian-Wei Pan, Florian Schreck, Fabio Sciarrino, Christine Silberhorn, Jianwei Wang & ; Klaus D. Jöns, 23 décembre 2021, Nature Reviews Physics.
DOI: 10.1038/s42254-021-00398-z
