La révolution lumineuse : des nanotubes de carbone pour l’internet quantique de demain

Une avancée majeure signée RIKEN

Vous savez, la lumière, on s’en sert tous les jours pour transporter nos données. C’est le principe même de la fibre optique qui arrive probablement jusque dans votre salon. Mais imaginez un instant si l’on pouvait maîtriser cette lumière non pas comme un flux continu, mais grain par grain, photon par photon ? C’est exactement le pari un peu fou qu’ont relevé des chercheurs de l’institut RIKEN.

Ils ont réussi à fabriquer, de manière déterministe — c’est-à-dire contrôlée et non laissée au hasard — de minuscules tubes de carbone capables d’émettre des photons uniques depuis un point précis de leur longueur. Pourquoi est-ce que je vous parle de ça ? Eh bien, parce que ces nanotubes de carbone pourraient bien devenir la base des technologies quantiques du futur. C’est un peu comme passer de l’analogique au numérique, mais à une échelle encore plus fine.

L’enjeu est colossal, notamment pour la sécurité. En exploitant la nature quantique de la lumière, on pourrait créer des communications inviolables. Si une tierce personne essayait d’intercepter le message, cela se détecterait immédiatement. Pour ça, il faut des sources de lumière capables d’émettre un photon à la fois. Plusieurs systèmes existent, c’est vrai, mais les nanotubes de carbone semblent être, et de loin, les candidats les plus prometteurs.

Pourquoi les nanotubes changent la donne (et le défi qu’ils posaient)

C’est là que ça devient vraiment intéressant. Yuichiro Kato, du Centre RIKEN pour la Photonique Avancée, explique quelque chose de crucial : « Les nanotubes de carbone sont les seuls émetteurs quantiques capables d’émettre des photons uniques à température ambiante et aux longueurs d’onde utilisées pour les télécommunications ».

Relisez bien ça. À température ambiante ! Souvent, ce genre de technologie demande des frigos gigantesques pour descendre proche du zéro absolu. Là, on parle d’une utilisation potentielle dans le monde réel, sans machinerie lourde. C’est ce qui les rend si attrayants pour des applications concrètes.

Mais bon, tout n’est pas rose. Il y avait un hic. Jusqu’à présent, c’était un véritable casse-tête de contrôler le nombre de points émetteurs de lumière le long du tube. C’était un peu aléatoire, et déterminer leur position exacte relevait de la gageure. Enfin… c’était le cas avant que Kato et ses collègues ne s’en mêlent. Ils ont réussi à surmonter ces deux obstacles majeurs pour produire des nanotubes émettant depuis un point unique, dont la position est parfaitement maîtrisée. Une prouesse publiée récemment, en 2025, dans la revue scientifique Nano Letters.

Dans le secret de la fabrication : Laser UV et vapeur d’iodobenzène

Alors, comment ont-ils fait ? C’est presque de la cuisine moléculaire. L’équipe a commencé par suspendre un nanotube de carbone au-dessus d’une tranchée large de quelques micromètres seulement. Ensuite, ils l’ont exposé à une vapeur bien spécifique : de l’iodobenzène. Pour déclencher la magie, ils ont focalisé un faisceau laser ultraviolet sur un point précis du nanotube.

C’est la combinaison de cet ultraviolet et de la molécule d’iodobenzène qui crée une réaction photochimique. Cela génère ce qu’on appelle des « centres colorés » (ou color centers) sur le carbone. Ce sont ces défauts intentionnels qui émettent la lumière. Mais attention, il ne fallait pas en faire trop !

Pour s’assurer de ne produire qu’un seul et unique centre coloré, l’équipe a surveillé en continu la lumière émise durant le processus. C’est un travail de précision horlogère : dès qu’ils remarquaient un changement dans la lumière — signe que le centre coloré venait de se former — ils arrêtaient immédiatement la réaction. Pas une seconde de plus.

Le résultat ? Ils ont réussi à contrôler la position de ce centre coloré avec une précision redoutable, à moins d’un micromètre près, simplement en jouant sur la position du faisceau laser focalisé. C’est une maîtrise assez bluffante de la matière.

Conclusion : Au-delà de la nanotechnologie

Yuichiro Kato ne cache pas son enthousiasme, et on le comprend. Selon lui, cette étude pousse la précision de fabrication à un niveau supérieur. « Nous allons déjà au-delà de la nanotechnologie », confie-t-il. « Nous entrons dans le monde de la technologie définie à l’échelle atomique — c’est assez excitant pour moi ».

L’objectif ultime de Kato ? Créer des dispositifs complets contenant ces nanotubes émetteurs de photons uniques. Il ne s’agit plus juste de recherche fondamentale. « Nous voulons les intégrer dans des circuits photoniques sur des puces », ajoute Kato. L’idée est claire : une fois la puce fonctionnelle, ils pourront probablement commencer à discuter avec les fabricants de photonique pour des applications dans le monde réel.

On n’y est peut-être pas encore tout à fait, mais on s’en rapproche à grands pas. Cette capacité à placer des sources de lumière quantique exactement là où on le souhaite sur une puce pourrait bien être le déclic qui manquait à l’industrie.

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.