Le silicium devient émetteur de photons uniques à 1,28 micron

Grâce à la fabrication dans le silicium de défauts aux propriétés maîtrisées, les partenaires d’un projet ANR (dont Irig) ont obtenu à la demande l’émission de photons uniques à 1,28µm, l’une des longueurs d’onde utilisées en télécoms. En ligne de mire : l’intégration de cette source dans les puces du CEA-Leti pour les communications quantiques.   

On pensait les défauts ponctuels du silicium bien connus, notamment le « centre G », formé d’une paire d’atomes de carbone et d’un silicium interstitiel. Mais personne n’avait imaginé qu’il puisse émettre des photons uniques… Le projet ANR Octopus a eu le mérite de le démontrer, en fabriquant ces défauts par implantation. Grâce à lui, le « centre G » a eu les honneurs de Nature Electronics.

Une possible brique de base pour les communications quantiques

Ce centre G est un émetteur de lumière très efficace. Et l’émission dans la puce constitue une approche plus prometteuse que l’injection de photons uniques générés par une source externe, qui est limitée par des pertes de couplage. Or, un photon unique ne se réamplifie pas !

Pour déterminer si le centre G peut devenir une brique de base pour les communications quantiques, les partenaires collaborent avec le CEA-Leti en vue de son intégration sur puce. Ils explorent notamment le degré de liberté de spin de centres G isolés, qu’ils ont intégrés dans des membranes de silicium 28, isotope sans spin. Le centre G pourrait en effet constituer une mémoire quantique à un spin, capable de stocker l’état d’un photon.

Contact : jean-michel.gerard@cea.fr

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