Ils sont largement utilisés comme infrastructure de communication serveur à serveur pour l'entraînement des modèles d'apprentissage automatique les plus avancés.
Actuellement, la plupart des circuits intégrés photoniques (PIC) sont à base de silicium ou de silice, car les techniques de fabrication de ces matériaux sont les plus abouties. Cependant, certaines propriétés du silicium et de la silice les rendent sous-optimaux, voire inutilisables, pour certaines applications émergentes des technologies quantiques. De ce fait, ce domaine suscite un vif intérêt pour de nouvelles plateformes de matériaux pour les PIC. Cet article analyse les données du rapport IDTechEx intitulé « Matériaux pour les technologies quantiques », qui prévoit que le marché des PIC pour les applications quantiques atteindra 12,6 milliards de dollars d'ici 2046.
Pourquoi la photonique est-elle si étroitement liée à l'informatique quantique ?
La photonique est le domaine technologique dédié à la génération et à la manipulation de la lumière, et son étude a toujours été associée à la physique expérimentale de pointe : lasers, microscopes et systèmes optiques pouvant occuper des laboratoires entiers.
Les technologies quantiques – qui comprennent l'informatique quantique, les capteurs et les communications quantiques – sont principalement issues des centres de recherche et des universités. Cependant, à mesure qu'elles évoluent vers des applications commerciales, elles ne peuvent plus s'appuyer sur des systèmes optiques encombrants et fragiles. C'est là que les PIC (Pictured Control Panels, ou panneaux de contrôle illustrés) prennent tout leur sens : ils permettent de miniaturiser ces systèmes complexes en puces robustes, adaptées à une production de masse.
L'informatique quantique à l'ère de la lumière :
nombre des approches les plus avancées en informatique quantique reposent sur des systèmes photoniques, notamment ceux basés sur des atomes neutres, des ions piégés ou des qubits photoniques. Ces systèmes utilisent des lasers, des guides d'ondes et des caméras pour manipuler et mesurer des particules individuelles.
Le développement de systèmes de contrôle par image (PIC) adaptés est essentiel au déploiement à grande échelle de ces technologies. C'est pourquoi, ces dernières années, de nombreuses entreprises spécialisées en informatique quantique ont acquis des sociétés de photonique, dans le but d'intégrer leurs capacités de production et leurs savoir-faire.
Au-delà du silicium :
Bien que le silicium soit le matériau dominant, il présente des limitations importantes, notamment son manque de transparence dans le spectre visible, pourtant crucial pour de nombreuses applications quantiques. De plus, ces technologies privilégient une faible interférence et une grande stabilité plutôt que la vitesse ou la puissance.
C’est pourquoi de nouveaux matériaux tels que le nitrure de silicium (SiN), le niobate de lithium en couches minces (TFLN) et le titanate de baryum (BTO) sont explorés, malgré les défis que représentent encore leur coût et leur fabrication.
Perspectives du marché :
Les circuits intégrés photoniques (PIC) sont déjà essentiels aux télécommunications, aux communications de données et au LiDAR, mais les technologies quantiques repoussent les limites de leurs capacités. Le développement de nouvelles chaînes d’approvisionnement et de nouveaux matériaux sera déterminant pour leur croissance, notamment pour les applications en informatique quantique, en réseaux quantiques et en cybersécurité.
Le rapport « Matériaux pour les technologies quantiques 2026-2046 » analyse les facteurs qui stimuleront ce marché de plusieurs milliards de dollars, en fournissant des prévisions détaillées et des études de cas fondées sur une analyse approfondie du secteur.
Auteur : Noah El Alami, analyste technologique
