fr.wedoany.com Rapport : Cambridge, Royaume-Uni – Les circuits photoniques intégrés (PIC) sont des systèmes optiques construits sur des plaquettes semi-conductrices, capables d'exécuter des fonctions optiques complexes dans des dispositifs à l'échelle de la puce. Ces circuits sont déjà largement utilisés dans le domaine des communications haut débit, en particulier dans les centres de données IA en tant que transmetteurs-récepteurs optiques, facilitant le transfert de données entre serveurs pour l'entraînement de modèles d'apprentissage automatique complexes.
Actuellement, la plupart des circuits photoniques intégrés sont basés sur du silicium ou de la silice, dont les technologies de fabrication sont relativement matures. Cependant, ces matériaux présentent des limites pour certaines applications émergentes des technologies quantiques, par exemple le silicium est opaque dans le spectre visible, alors que les fréquences clés des technologies quantiques se situent souvent dans cette plage. Ainsi, les technologies quantiques sont devenues un domaine majeur stimulant l'exploration de nouvelles plateformes de matériaux pour les PIC. Le rapport IDTechEx prévoit que d'ici 2046, les opportunités de marché pour les PIC destinés aux technologies quantiques atteindront 12,6 milliards de dollars US.
La photonique est étroitement liée aux technologies quantiques, car des applications comme l'informatique quantique, la détection quantique et les communications quantiques nécessitent des systèmes optiques de précision. Alors que les technologies quantiques passent du laboratoire à la commercialisation, les plateformes optiques traditionnelles encombrantes peinent à répondre aux exigences des produits. Les circuits photoniques intégrés offrent une solution pour intégrer des systèmes optiques complexes dans des puces pouvant être fabriquées à grande échelle.
Dans le domaine de l'informatique quantique, de multiples approches matérielles reposent sur des systèmes photoniques, comme les systèmes à atomes neutres, à ions piégés ou à qubits photoniques. Par exemple, les ordinateurs quantiques à atomes neutres développés par Infleqtion et Pasqal, ainsi que les ordinateurs à ions piégés construits par IonQ et Quantinuum, utilisent tous des systèmes de lasers et de guides d'ondes pour manipuler les qubits. Les ordinateurs quantiques photoniques de PsiQuantum, ORCA Computing et Quandela utilisent directement les photons comme qubits. Le développement de circuits photoniques intégrés adaptés à ces applications est crucial pour la mise à l'échelle de l'informatique quantique. Au cours des deux dernières années, les principales entreprises d'informatique quantique ont renforcé leurs compétences en acquérant des sociétés spécialisées en photonique.
Les exigences des technologies quantiques en matière de faible bruit et de haute stabilité poussent à l'exploration de matériaux alternatifs au silicium. Parmi les matériaux prometteurs figurent le nitrure de silicium (SiN), compatible avec les procédés silicium existants ; ainsi que le niobate de lithium en couche mince (TFLN) et le titanate de baryum (BTO), qui présentent un coefficient électro-optique élevé, adapté à la modulation optique rapide. Cependant, la maturité commerciale de ces matériaux est faible, avec des tailles de plaquettes réduites, des coûts élevés et une offre limitée de fonderies.
Les circuits photoniques intégrés ont déjà des applications performantes dans des domaines comme les communications de données et les télécommunications, mais les technologies quantiques élargissent leurs possibilités. La capacité à développer de nouvelles plateformes de matériaux pour fabriquer des PIC de haute qualité sera essentielle pour la généralisation de l'informatique quantique à ions piégés, à atomes neutres et photonique, ainsi que pour les réseaux quantiques. Le rapport IDTechEx « Matériaux pour les technologies quantiques 2026-2046 : Marchés, tendances, acteurs, prévisions » analyse les facteurs clés, fournit des prévisions détaillées et des études de cas.
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