Les technologies quantiques utilisent souvent la lumière, non pas comme une simple ampoule, mais comme support d'information. Une des méthodes consiste à coder les données dans la fréquence : chaque « couleur » du photon peut être une cellule de mémoire distincte. Le problème, c'est que pour travailler avec ces états colorés, il faut tout un laboratoire : source de photons, filtres, modulateurs, détecteurs. Tout cela est encombrant et peu pratique.

Cette nouvelle étude rassemble pour la première fois tous ces instruments sur une seule puce de silicium de 4 sur 7 millimètres. La puce elle-même génère des paires de photons liés par intrication quantique, filtre elle-même la lumière parasite, change elle-même les fréquences et mesure elle-même le résultat. C'est comme si un orchestre, son chef et la salle de concert tenaient dans une boîte d'allumettes.

Les auteurs ont testé la puce en conditions réelles : elle fonctionne comme un interrupteur entre les couleurs avec une précision supérieure à 99,9 %, et sait aussi créer des portes quantiques plus complexes. Sur la puce, ils ont obtenu un état intriqué de deux photons et l'ont mesuré avec précision — la tomographie dite complète a montré une fidélité de 95,7 %. Cela signifie que la puce ne se contente pas de faire des tours de passe-passe, elle produit un résultat prévisible et reproductible.

Une telle puce est une étape importante vers des dispositifs quantiques pratiques. Elle pourrait servir de base à des communications et à des calculs quantiques qui n'exigent plus d'encombrantes tables d'optique. Peut-être qu'un jour les processeurs quantiques ressembleront à des microprocesseurs ordinaires, plutôt qu'à une installation scientifique.