Breakthrough: Optique Quantique - détecteurs de photons ultra-performants

lecture 3:39 Fuente ↗ optique quantique photodétecteur photons cea leti photodiode à avalanche apd
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Ce vidéo explique l'optique quantique et le développement de photodétecteurs ultra-performants au CEA Leti, notamment les photodiodes à avalanche (APD), pour les communications et le calcul quantique.

  1. 0:00 Qu'est-ce que c'est l'optique quantique ?
  2. 0:06 Il s'agit de la voie optique de l'engouement actuel pour le quantique.
  3. 0:10 On cherche à utiliser les cétas quantiques pour à la fois transmettre et traiter de l'information
  4. 0:15 avec des promesses à porter en rupture en termes de performance et en efficacité.
  5. 0:20 Les cétas quantiques de la lumière sont constitués de particules élémentaires de la lumière, les photons.
  6. 0:25 Ces cétas se distinguent par leur très grande stabilité et leur grande vitesse de propagation
  7. 0:30 qui permet, par exemple, de transmettre et provoquer des satellites sur des milliers de kilomètres.
  8. 0:34 Un des challenges pour les applications d'optique quantique, c'est de détecter le photon sans perdre de l'information.
  9. 0:40 Dans cet objectif, nous développons au DOP les photodétecteurs dites photodévalanches à base de sémiconducteurs CDHET.
  10. 0:48 Le problème, c'est que le photon contient très peu d'énergie et se trouve noyé dans le bruit du système de détection.
  11. 0:53 Pour sortir le signal du bruit, on utilise deux approches pour former un détecteur à la fois performant et facile d'utiliser.
  12. 0:59 Tout d'abord, on cherche à réduire le bruit en utilisant un amplificateur qui est connecté directement avec la diode
  13. 1:06 et on refroidit le détecteur à une température relativement haute.
  14. 1:09 Deuxièmement, on utilise un gain interne de l'APD qui est très performant et qui permet d'obtenir des performances
  15. 1:15 inédites en termes d'efficacité, vitesse et dynamique de détection.
  16. 1:19 Pour réaliser des détecteurs APD, le CEA Letty dispose d'une chaîne complète qui permet d'assurer toute la fabrication
  17. 1:25 à partir de matières premières jusqu'à des détecteurs fonctionnels.
  18. 1:28 Pour commencer, on fait croître des cristaux quasi parfaits qu'on doit ensuite processer dans une salle blanche
  19. 1:33 pour créer des diodes avec des profils de dopage très précis.
  20. 1:36 En parallèle, on développe une électronique de proximité faible bruit sur des plaques séparées
  21. 1:41 et les deux plaques sont ensuite assemblées via des micro-billes métalliques.
  22. 1:44 On a une étape de montage pour rendre le composant testable et ensuite des tests spécifiques
  23. 1:49 pour évaluer des sensibilités extrêmes de l'ordre du photon à des températures cryogéniques.
  24. 1:53 Pour redonner un contexte un peu plus global, nous avons la chance au Letty d'explorer deux voies pour la détection de cubites photoniques.
  25. 1:59 On a d'une part les détecteurs supraconducteurs intégrés qui fonctionnent à très basse température
  26. 2:04 et qui offrent aujourd'hui les meilleures performances en termes d'efficacité et de bruit.
  27. 2:08 Et d'autre part, on a les APD qu'on vient de voir qui est une technologie différenciante
  28. 2:13 et qui offre de très bonnes perspectives en termes d'optimisation des performances.
  29. 2:17 Je dirais que cela nous place aujourd'hui dans une position privilégiée pour comparer ces deux technologies
  30. 2:22 et déterminer les segments applicatifs les plus adaptés pour chacune dans le domaine des communications et du calcul quantique.
  31. 2:30 C'est un projet qui met en œuvre de multiples compétences
  32. 2:33 dans l'objectif de dispositer d'une technologie qui peut être déterminante pour les applications optiques quantiques à venir.
  33. 2:39 Le but de ce projet, c'est d'optimiser les détecteurs de manière à les rendre les plus sensibles possible.
  34. 2:45 Ce sont des technologies qui nécessitent encore beaucoup de développement,
  35. 2:47 donc c'est difficile de dire ce qui va devenir réalité.
  36. 2:50 Mais en tout cas, il y a beaucoup d'espoir et d'attente pour rendre les communications inviolables
  37. 2:55 et surtout pour le calcul quantique dont les capacités dépasseraient très largement celles du calcul classique
  38. 3:01 pour résoudre des problèmes d'optimisation, de développement de matériaux, de nouveaux médicaments, etc.
  39. 3:07 Le point fort de l'équipe est sa diversité et sa capacité à répondre aux différents problèmes qui surgissent tout au long du projet.
  40. 3:15 Ce qui m'a motivé sur ce projet, c'est de développer de nouvelles solutions de packaging
  41. 3:19 pour répondre aux besoins spécifiques des laboratoires voisins.
  42. 3:23 Je suis ravi de rejoindre cette équipe OCE Aleti sur la photonique quantique
  43. 3:27 et de contribuer à faire avancer la thématique ici.
  44. 3:36 Sous-titres réalisés par la communauté d'Amara.org