Des chercheurs de l’Université de Technologie de Sydney ont démontré une nouvelle méthode pour contrôler de minuscules sources de lumière quantique en tordant des couches atomiquement fines de nitrure de bore hexagonal.
Cette avancée offre aux scientifiques une nouvelle façon de régler les émetteurs quantiques, qui sont des sources de lumière microscopiques pouvant jouer un rôle important dans les technologies futures telles que l’informatique quantique, les communications sécurisées et les capteurs ultra-sensibles.
Le chercheur principal, Dr. Angus Gale, a déclaré que ce travail fournit aux chercheurs un nouvel outil précieux pour rendre ces systèmes quantiques plus pratiques.
« Vous pouvez mer ces émetteurs quantiques et voir qu’ils existent, mais il est difficile de les faire fonctionner en pratique. Cela nous donne un levier pour nous rapprocher de cela – un pas vers la réalisation des technologies quantiques », a déclaré Dr. Gale.
La torsion des couches modifie la lumière quantique
Au cours des expériences, Gale et son équipe ont constaté que la torsion du matériau pouvait modifier de manière significative à la fois la couleur et la longueur d’onde de la lumière émise par les émetteurs quantiques. L’ampleur du changement était particulièrement remarquable.
La plupart des études créent un dispositif à un angle de torsion spécifique et le laissent inchangé. En revanche, les chercheurs ont pu soulever, faire pivoter et réassembler le matériau, permettant ainsi de modifier continuellement ses propriétés.
« Nous tirons parti du fait que ce matériau, le nitrure de bore hexagonal (hBN), est stratifié. Nous pouvons le soulever, l’empiler, le tordre et utiliser cette torsion pour modifier les émetteurs. Vous ne pouvez pas vraiment faire cela avec des matériaux traditionnels comme le diamant ou le carbure de silicium », a déclaré Gale.
« L’avantage est que nous avons utilisé cette plateforme torsionnelle pour décaler l’émission d’une manière très significative », a ajouté Gale. « Souvent, lorsque vous contrôlez ces systèmes, le degré de manipulation est très limité, mais dans ce cas, le décalage était beaucoup plus important que prévu. »
« Plutôt que d’essayer de faire en sorte que les défauts de hBN se comportent comme des hôtes solides traditionnels, nous avons tiré parti de la force propre à hBN : sa structure fine, stratifiée et torsionnelle. »
Pourquoi le nitrure de bore hexagonal est différent
Gale a comparé la structure du matériau à des tranches de fromage plutôt qu’à un bloc solide. « Avec un bloc de fromage, vous ne pouvez pas vraiment accéder à la saveur à l’intérieur. Mais avec des tranches, vous pouvez retirer des couches, les remettre ensemble et changer la façon dont elles interagissent », a-t-il déclaré.
Étant donné que l’hBN est constitué de couches extrêmement fines, les chercheurs peuvent séparer et réassembler ces couches de manières impossibles avec des matériaux quantiques plus conventionnels.
Nouvelles possibilités pour les technologies quantiques
Le professeur Igor Aharonovich, superviseur de l’étude, a déclaré que la capacité à tordre des matériaux stratifiés est particulièrement excitante car elle peut révéler des comportements physiques entièrement nouveaux.
« Vous pouvez prendre deux couches qui ne font pas grand-chose seules, les assembler à un angle spécifique et soudainement vous avez un système complètement différent », a déclaré le professeur Aharonovich.
Selon Aharonovich, ces découvertes pourraient aider à faire progresser plusieurs technologies quantiques émergentes. « Ces matériaux pourraient finalement être utilisés pour les communications en informatique quantique et la détection quantique, ce qui serait utile pour des applications telles que la santé, la cybersécurité et le GPS amélioré ; et nous donne plus de contrôle sur les éléments constitutifs nécessaires pour y parvenir. »
Source : Université de Technologie de Sydney.
