Sci-tech
URL courte
6274
S'abonner

Les chercheurs de l'Université de recherches nucléaires (MEPhI) sont devenus les premiers à démontrer l'augmentation de l'intensité et de la vitesse d'émission des points quantiques. Leurs recherches pourraient à terme résoudre un problème clé de la mise au point d'un ordinateur quantique. Les résultats ont été publiés dans la revue Optics Express.

Des chercheurs de l'Université de recherches nucléaires (National Research Nuclear University «MEPhI») sont parvenus les premiers au monde à démontrer l'accélération d'émission de points quantiques, ce qui pourrait aboutir à la création d'un ordinateur quantique. L'étude a été publiée dans la revue scientifique Optics Express.

Les points quantiques sont des nanostructures fluorescentes prometteuses pour l'utilisation d'interactions entre lumière et matière. Ils sont capables d’absorber les couleurs et d’émettre des longueurs d'onde bien déterminées en fonction de la taille de chaque nanocristal. Cela veut dire que tel ou tel point quantique émet une couleur déterminée. Cette propriété les rend idéaux pour l'enregistrement multicolore ultrasensible d'objets biologiques, ainsi que pour le diagnostic médical.
 

Leurs domaines d’utilisation sont des plus variés, depuis les appareils d'éclairage et les panneaux solaires jusqu'aux qubits à des fins de calculs quantiques. Leur photostabilité et leur luminosité sont supérieures à celles des luminophores traditionnels. L'affichage avec l'utilisation des points quantiques est plus lumineux, fournit une image plus nette et consomme moins d'énergie par rapport à d'autres technologies.
 
Les chercheurs faisant partie du laboratoire de nano-bio-ingénierie au sein de l'Université MEPhI ont démontré pour la première fois au monde une augmentation du taux d'émission spontanée de points quantiques à l'intérieur d'une microcavité de silicium poreux et une amélioration de l'intensité de photoluminescence des points quantiques semi-conducteurs dans le régime de couplage lumière-matière.

Approche nouvelle de l'émission luminescente spontanée

Les résultats obtenus représentent une approche nouvelle de l'émission luminescente spontanée par le biais du changement de l'entourage électromagnétique local des luminophores dans une matrice poreuse. Cela offre la perspective de développement d'applications nouvelles dans le domaine des biosenseurs, de l'opto-électronique, de la cryptographie et des calculs quantiques.
 

En premier lieu, ces systèmes pourraient servir de base pour la mise au point de biosenseurs fluorescents dans le cadre de la méthode immuno-enzymatique ELISA, largement utilisée dans la pratique clinique. Le recours aux points quantiques augmentera notablement la sensibilité des examens et rendra possible le dépistage précoce des maladies alors que le sang du patient contient encore peu de biomarqueurs. Cela facilitera dans l'avenir le suivi de la maladie.
 
En outre, ces recherches pourraient fournir une nouvelle base d'éléments pour les ordinateurs optiques ou les systèmes cryptographiques afin de remplacer des sources encombrantes de photons séparés ou d'éléments logiques optiques. Outre la simplicité, l'utilisation de nouveaux systèmes permettra de résoudre l’un des problèmes clés du secteur qui consiste à obtenir «sur demande» (on-demand) des photons séparés ou quantiquement enchevêtrés, ce qui est aujourd'hui pratiquement irréalisable.

Les photons intriqués à la base d'une téléportation quantique

Les photons enchevêtrés ou intriqués, une paire de particules présentant des états quantiques dépendant l'un de l'autre, jouent un rôle important dans la physique moderne. Sans ces photons intriqués, il est pratiquement impossible de réaliser un lien quantique et une téléportation quantique, ainsi que de construire des ordinateurs quantiques connectés à un Internet quantique. L'apparition d'un de ces ordinateurs changera totalement les principes de plusieurs domaines, notamment des modèles moléculaires, de la cryptographie ou de l'intelligence artificielle.

«Des méthodes différentes sont utilisées pour augmenter la luminescence de telles structures. En ce sens, l'utilisation des cristaux photoniques présente un intérêt particulier. Le changement régulier du taux de réfraction dans le cristal photonique permet d'obtenir une augmentation locale de la densité des états photoniques qui a pour effet une augmentation de l'intensité et de la vitesse de l'émission spontanée des luminophores», a expliqué à Sputnik Pavel Samokhvalov, co-auteur de l’étude.

Les cristaux photoniques sont obtenus à partir du silicium poreux qui permet de contrôler le taux de réfraction mieux que d'autres matières, a une meilleure capacité de sorption et est facile à produire.  

Cependant les chercheurs n'ont toujours pas réussi à obtenir une augmentation de vitesse de la relaxation radiative des luminophores dans les cristaux photoniques à base de silicium poreux suite à une forte diminution de la luminescence lors du contact avec une surface poreuse.

Lire aussi:

Combats sanglants dans l’Himalaya: «l’armée indienne ne fait vraiment pas le poids face à l’armée chinoise»
Ces 11 pays qui n’ont toujours pas de cas déclarés de coronavirus depuis le début de la pandémie
L’Allemagne installera des soldats en France, Paris parle de «révolution»
Tags:
recherche, physique quantique, Université nationale de recherche nucléaire (MEPhI)
Règles de conduiteDiscussion
Commenter via SputnikCommenter via Facebook