Un processeur optique en verre d'une précision record ✛ ✦

Original: "A low-loss, 24-mode laser-written universal photonic processor in a glass-based platform"
arXiv:2505.01609v2 · 2025-05-02 · CC BY 4.0 · 1 min
Une nouvelle puce en verre mélange la lumière avec une précision record de 99,7 %.

Une puce en verre de la taille d'un ongle mélange 24 faisceaux lumineux avec une précision de 99,7 % — comme une table de mixage où, au lieu du son, ce sont des signaux lumineux. Les pertes ne dépassent pas 5 % et elle ne consomme que 10 watts.

La gravure au laser crée un labyrinthe transparent à l'intérieur du verre. Des micro-chauffeurs, telles des molettes de mixage, guident chaque faisceau avec précision, évitant que les signaux ne se brouillent. Cela permet d'exécuter des algorithmes quantiques — des instructions pour les calculateurs du futur — et de traiter de l'information quantique, où les données sont stockées dans les propriétés des photons. Les photons peuvent être intriqués — un lien invisible que toute interférence détruit (décohérence quantique) — d'où la nécessité d'un réglage minutieux et de mesures quantiques précises.

Le record a été confirmé en générant 2000 motifs lumineux aléatoires et en mesurant l'entropie — une mesure de leur diversité : le mélange s'est avéré presque parfait. Un tel ordinateur quantique basé sur l'optique quantique ouvre la voie à des machines capables de modéliser la chimie et de créer des communications sécurisées. À terme, il pourra s'interfacer avec des détecteurs de photons uniques supraconducteurs. Aux origines, on trouve Richard Feynman et David Deutsch ; John von Neumann rêvait d'un automate universel — et voici son incarnation lumineuse.

Pour l'isolation thermique, des rainures plus fines qu'un cheveu sont gravées, et la stabilité des chauffeurs ne dérive pas de plus de 0,005 % sur 12 heures.

L'idée du calcul par la lumière a été anticipée par Neal Stephenson dans « Le Samouraï virtuel », décrivant des hologrammes optiques traitant des données.

F = \frac{1}{N} |\text{Tr}(U^{\dagger} V)|
Ici, U est la matrice unitaire cible, V est la matrice mesurée, N est la dimension. Plus F est proche de 1, plus le dispositif reproduit fidèlement la transformation quantique souhaitée.
\Delta\phi = \frac{2\pi}{\lambda} \frac{dn}{dT} \Delta T L
Un changement de température ΔT sur une longueur L modifie l'indice de réfraction du verre (dn/dT est le coefficient thermo-optique), provoquant un déphasage de la lumière de longueur d'onde λ. Cela permet de contrôler l'interférence des photons avec des micro-chauffeurs.
Scientifiques
Erwin SchrödingerHugh Everett IIIDaniel GottesmanDavid DiVincenzoGilles BrassardIgnacio Cirac
Notions
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