fr.wedoany.com Rapport : Quantum Optics Jena GmbH, en collaboration avec AIM Micro Systems, X-FAB, l'Institut Fraunhofer d'optique appliquée et de génie de précision (Fraunhofer IOF), l'Université Friedrich Schiller d'Iéna (Friedrich Schiller University Jena) et l'IMMS, a lancé le projet « Module d'analyse de polarisation photonique intégré avec traitement de photons uniques (PIC-PAM) », d'une durée de trois ans. Ce projet, approuvé par le Land de Thuringe et cofinancé par l'Union européenne, vise à miniaturiser et à réduire le coût des fonctions de distribution quantique de clés (QKD) grâce à la technologie d'intégration sur puce en silicium, afin de faciliter leur déploiement dans les centres de données, les réseaux de campus et les infrastructures critiques.
Le projet réunit des expertises en communication quantique, photonique, fabrication de semi-conducteurs et microélectronique, dans le but de renforcer la cybersécurité des réseaux de fibres optiques TIC en Allemagne en combinant photonique intégrée et communication quantique. Les partenaires développeront des modules compacts adaptés au matériel réseau courant et intégreront des fonctions photoniques et microélectroniques sur une seule puce en silicium. Les composants intégrés sur la puce comprennent un module d'analyse de polarisation pour mesurer l'état quantique des photons, un détecteur de photons uniques pour une conversion de signal à haute sensibilité, ainsi que des composants électroniques pour l'horodatage haute résolution et l'évaluation des détections.
Le Dr Kevin Füchsel, directeur général de Quantum Optics Jena GmbH, souligne que les ordinateurs quantiques devraient, dans les années à venir, être capables de briser les méthodes de chiffrement traditionnelles, tandis que la distribution quantique de clés basée sur l'intrication constitue une technique de génération et de distribution de clés de chiffrement garantie physiquement, dont la sécurité n'est pas affectée par la puissance de calcul de l'attaquant. Les informations sont codées via l'état de polarisation de photons uniques ; toute tentative d'écoute modifie l'état des photons, rendant l'attaque détectable. La mise en œuvre de la distribution quantique de clés nécessite trois composants essentiels : l'analyse de polarisation, la détection de photons uniques et l'horodatage.
Le professeur Andreas Tünnermann, directeur de l'Institut Fraunhofer IOF et de l'Institut de physique appliquée de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna, indique que le grand nombre de composants optomécaniques utilisés en laboratoire montre que la miniaturisation et l'intégration photonique de la distribution quantique de clés représentent à la fois un défi majeur et une opportunité. Le Dr Andreas Fischer, directeur général d'AIM Micro Systems GmbH, ajoute que l'objectif est de développer une solution hautement intégrée, pouvant être déployée de manière flexible dans les équipements réseau, à l'image de petits modules SFP.
Le projet développera une unité d'analyse complète sous forme de circuit intégré monolithique, intégrant des unités fonctionnelles photoniques et électroniques sur une seule puce de quelques millimètres. Le Dr Gabriel Kittler, directeur général de X-FAB Global Services GmbH, explique qu'ils adapteront spécifiquement le procédé CMOS pour la distribution quantique de clés, afin de fabriquer des puces photoniques intégrées permettant, à l'avenir, de traiter les couches photoniques et électroniques sur un seul wafer. L'Institut Fraunhofer IOF réalisera les composants photoniques à base de nitrure de silicium sur la puce, y compris des micro-composants optiques, une unité d'analyse de polarisation et des coupleurs. L'IMMS développera la couche électronique de la puce, en se concentrant sur l'intégration de détecteurs basés sur des photodiodes à avalanche à photon unique (SPAD) et de nouveaux composants électroniques de chronométrage. Martin Eberhardt, directeur général de l'IMMS, souligne que la voie consistant à combiner les solutions existantes de l'IMMS basées sur SPAD avec la collaboration de l'Institut Fraunhofer IOF, et à les transférer vers des applications quantiques en photonique intégrée, est particulièrement prometteuse. L'Université d'Iéna sera responsable des dispositifs de caractérisation et de test de tous les modules photoniques.
Pour garantir que la puce puisse être utilisée sous forme de module compact de type SFP, AIM Micro Systems sera chargé de l'assemblage de la puce, de l'installation du boîtier et de la connexion des composants optiques et électroniques, en tenant compte de l'aptitude industrielle. Quantum Optics Jena créera une source de photons, assurant que la distribution quantique de clés puisse utiliser des photons visibles par les SPAD, et construira un démonstrateur global pour présenter les résultats.
Anke Siegmeier, directrice générale d'OptoNet e.V., indique que la Thuringe est l'un des principaux centres allemands de microélectronique et de photonique, et que six membres hautement innovants de cette organisation travaillent à l'intégration de la photonique intégrée et de la communication quantique, toutes les entreprises étant situées en Thuringe. Elle estime que la collaboration avec le partenaire régional de fabrication de semi-conducteurs X-FAB et les instituts de recherche locaux apportera à la Thuringe des avantages significatifs, tels que le transfert de connaissances techniques, le renforcement de la chaîne de valeur et la transférabilité des résultats vers des applications intersectorielles.
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