Des lasers pour amener les applications quantiques sur le marché
La technologie quantique, qui exploite les propriétés uniques des particules subatomiques pour traiter, par exemple, des informations, commence progressivement à sortir des laboratoires pour trouver des applications pratiques et commerciales. Parmi les principaux domaines d’application figurent l’informatique quantique et la détection quantique, qui permet notamment d’obtenir des données de positionnement et de synchronisation de très haute précision, ainsi que des applications industrielles comme la simulation de réactions chimiques pour la recherche de nouveaux matériaux et de nouvelles molécules. «L’association d’unités de traitement quantique à des supercalculateurs classiques d’aborder des problèmes d’optimisation et de simulation extrêmement complexes», explique Jussi-Pekka Penttinen(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), coordinateur du projet SEMIQLEAP chez Vexlum(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), en Finlande.
Des lasers pour les systèmes quantiques industriels
Les lasers jouent un rôle essentiel dans les technologies quantiques, notamment pour manipuler, mesurer et refroidir les systèmes quantiques. Il ne s’agit toutefois pas de lasers «ordinaires», la longueur d’onde des lasers quantiques doit être extrêmement stable et leur bruit optique incroyablement faible pour qu’ils puissent fonctionner correctement sans perturber la délicate cohérence quantique. Les systèmes laser quantiques sont par ailleurs de plus en plus compacts. L’entreprise finlandaise Vexlum est à la pointe de cette évolution. Son laser à semi-conducteurs a été conçu pour fournir les longueurs d’onde et les niveaux de puissance précis dont ont besoin les systèmes quantiques à base d’atomes et d’ions, dans un format beaucoup plus compact et maniable que les solutions laser utilisées jusqu’à présent. «Cette technologie a fait ses preuves dans des expériences quantiques fondamentales», explique Jussi-Pekka Penttinen. «Les systèmes quantiques industriels ont toutefois besoin de lasers pouvant être produits en série, selon des normes constantes, avec la durée de vie et la fiabilité qu’exige un produit commercial. L’étape décisive consiste donc désormais à transformer cette technologie en un produit robuste et industrialisable.»
Un marché européen pour les composants laser critiques
C’est précisément l’objectif du projet SEMIQLEAP, soutenu par le Conseil européen de l’innovation(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «SEMIQLEAP a été financé pour faire évoluer un dispositif de laboratoire ayant fait ses preuves vers une solution industrielle qui puisse être produite à grande échelle», souligne Jussi-Pekka Penttinen. «L’objectif plus large était de doter l’Europe d’une chaîne d’approvisionnement locale en composants laser essentiels, dont dépendra l’industrie quantique.» Le projet a notamment consisté à repenser l’ensemble de la chaîne de production, depuis la fabrication de la plaquette de semi-conducteur jusqu’à la puce laser à gain et au système laser final. Il entendait développer des lasers industriels compacts tout en rendant l’ensemble de la chaîne de production plus robuste et plus résiliente. «Concrètement, cela supposait trois choses: développer la fabrication des puces à gain pour passer à une production en grande série, automatiser leur caractérisation et leur étalonnage afin que chaque puce réponde aux mêmes normes, puis intégrer l’ensemble dans des systèmes laser compacts prêts à être déployés», explique Jussi-Pekka Penttinen.
Production automatisée des plaquettes et caractérisation des puces
Le projet a réalisé des progrès tant dans l’automatisation de la production des plaquettes que dans la caractérisation des puces, avec à la clé une amélioration de l’efficacité et du contrôle qualité. «Nous avons pu valider une nouvelle plateforme laser compacte et de haute puissance, notre gamme VXL, dotée de composants électroniques intégrés, et mettre au point un prototype de système laser de nouvelle génération encore plus compact», ajoute Jussi-Pekka Penttinen. Le projet constitue ainsi une étape déterminante pour permettre à Vexlum de transformer sa plateforme laser validée en produits prêts pour la production en série. «La gamme VXL est désormais une plateforme validée, conçue pour être déployée à grande échelle dans les systèmes quantiques industriels, notamment les ordinateurs quantiques et les horloges atomiques optiques», explique Jussi-Pekka Penttinen. «Nous allons poursuivre nos efforts pour être en mesure de fournir ces lasers dans les volumes dont l’industrie quantique aura besoin à mesure qu’elle se développera.»
