La lumière dans une fibre optique est un flux de photons, et pour la communication quantique, il faut des photons uniques, que l'on peut envoyer un par un. Mais les faire sortir rapidement tout en les rendant indiscernables est un défi. Dans ces nouveaux travaux, des physiciens ont pris une boîte quantique semi-conductrice — un cristal minuscule qui agit comme un piège à électrons — et l'ont placée dans un micro-résonateur. Le résonateur amplifie l'émission et aide les photons à sortir dans la bonne direction.

En pilotant la boîte avec des impulsions laser, les auteurs ont obtenu l'émission de photons uniques à une cadence de 2,5 GHz, soit 2,5 milliards de fois par seconde. Les photons sont en outre presque indiscernables : la visibilité d'interférence dépasse 85 %, et la probabilité d'émettre deux photons d'un coup plutôt qu'un seul est inférieure à 4 %. C'est proche de la limite théorique pour un tel système.

Cette source de photons fonctionne dans la bande C des télécommunications (autour de 1550 nm), là où les pertes dans la fibre optique sont minimales. Elle peut donc être intégrée aux lignes de communication existantes. La vitesse élevée et l'indiscernabilité des photons sont nécessaires pour les protocoles quantiques, où l'information est encodée dans les états de particules de lumière individuelles. Ce résultat rapproche les réseaux quantiques capables de transmettre des données sur de longues distances sans perte de sécurité.