Des chercheurs de l'Université de technologie de Sydney ont démontré une nouvelle façon de contrôler de minuscules sources de lumière quantique en tordant des couches atomiquement minces de nitrure de bore hexagonal - parce que, apparemment, les ordinateurs quantiques avaient besoin d'un petit coup de pouce.

Cette avancée offre aux scientifiques une nouvelle méthode pour régler les émetteurs quantiques, qui sont des sources lumineuses microscopiques pouvant jouer un rôle important dans les technologies futures telles que l'informatique quantique, les communications sécurisées et les capteurs ultra-sensibles. L'auteur principal, le Dr Angus Gale, a déclaré que ces travaux offrent aux chercheurs un nouvel outil précieux pour rendre ces systèmes quantiques plus pratiques.

« Vous pouvez mesurer 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 en rapprocher - un pas vers la réalisation des technologies quantiques », a déclaré le Dr Gale.

Au cours des expériences, Gale et son équipe ont découvert que tordre le matériau pouvait modifier considérablement 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 réempiler le matériau à plusieurs reprises, ce qui leur a permis de modifier continuellement ses propriétés.

« Nous tirons parti du fait que ce matériau, le nitrure de bore hexagonal (hBN), est en couches. Nous pouvons le soulever, l'empiler, le tordre et utiliser cette torsion pour modifier les émetteurs. On ne peut pas vraiment faire cela avec des matériaux traditionnels comme le diamant ou le carbure de silicium. »

« L'avantage est que nous avons utilisé cette plateforme torsionnable pour décaler l'émission d'une quantité très significative », a déclaré Gale. « Souvent, lorsque vous contrôlez ces systèmes, la quantité de manipulation est très limitée, mais dans ce cas, le décalage était bien plus important que prévu. Plutôt que d'essayer de faire en sorte que les défauts du hBN se comportent comme des hôtes solides traditionnels, nous avons profité de la propre force du hBN : sa structure fine, en couches et torsionnable. »

Gale a comparé la structure du matériau à des tranches de fromage plutôt qu'à un bloc solide. « Avec un bloc de fromage, on ne peut pas vraiment atteindre la saveur au milieu. Mais avec des tranches, on peut enlever des couches, les remettre ensemble et changer la façon dont elles interagissent », a-t-il déclaré. Parce que le hBN est constitué de couches extrêmement minces, les chercheurs peuvent séparer et réassembler ces couches d'une manière impossible avec des matériaux quantiques plus conventionnels.

L'auteur superviseur, le professeur Igor Aharonovich, a déclaré que la capacité de tordre des matériaux en couches est particulièrement excitante car elle peut révéler un comportement physique entièrement nouveau. « Vous pouvez prendre deux couches qui ne font pas grand-chose seules, les assembler à un angle spécifique, et soudain vous avez un système complètement différent », a déclaré le professeur Aharonovich.

Selon Aharonovich, ces résultats pourraient aider à faire progresser plusieurs technologies quantiques émergentes. « Ces matériaux pourraient éventuellement être utilisés pour les communications informatiques quantiques et la détection quantique, ce qui aiderait pour des applications telles que les soins de santé, la cybersécurité et un GPS amélioré ; et nous donne plus de contrôle sur les éléments de base nécessaires pour y parvenir. »