De minuscules îlots de semi-conducteur, cultivés directement sur du silicium, émettent des photons uniques — comme un distributeur qui ne libère qu'une bille à la fois. Ces îlots sont appelés boîtes quantiques. Ils peuvent émettre de la lumière par paquets, ce qui est nécessaire pour protéger l'information dans les réseaux quantiques. Mais jusqu'à présent, il était difficile de les intégrer à l'électronique en silicium et de les faire fonctionner à des températures pas trop basses.

Dans ces nouveaux travaux, des boîtes quantiques en arséniure d'indium-gallium ont été placées dans des réflecteurs en anneau — des structures qui concentrent la lumière en un faisceau étroit, comme un puits de miroirs. Chaque boîte peut être ajustée par un champ électrique : la tension décale la couleur de l'émission d'environ 16 nanomètres — c'est comme changer de station de radio sans toucher à l'émetteur. La pureté des photons uniques reste élevée : la probabilité d'émettre deux photons à la fois est inférieure à un pour cent.

De telles sources peuvent être placées côte à côte sur une même puce et réglées sur une même longueur d'onde, afin que les photons provenant de différentes boîtes soient indiscernables. Cela ouvre la voie à des répéteurs quantiques et à des communications sécurisées via les lignes à fibre optique classiques.