Traiter des signaux quantiques transportés par des courants électriques

Notes © P. Degiovanni, LPENSL - La mécanique quantique et les effets d'interférence associés régissent les lois de l'électricité des conducteurs de petite taille (inférieure à 100 microns) placés à très basse température (quelques degrés à peine au-dessus du zéro absolu). Elle est responsable de certaines propriétés inhabituelles, par exemple des écarts par rapport à la loi de composition des impédances, selon laquelle dans un circuit électrique les impédances s'additionnent en série. Aussi spectaculaires que soient ces effets d'électronique quantique, cette image du transport électronique reste très proche de la description classique de l'optique ondulatoire issue du XIXe siècle. Récemment, l'électronique quantique est entrée dans une nouvelle ère qui ne peut être appréhendée par aucun paradigme d'équation d'onde classique. Des émetteurs d'électrons à haute fréquence (de l'ordre du gigahertz), récemment développés, génèrent des courants électriques quantiques, c'est à dire avec peu d'électrons mais où les fonctions d'onde associées sont en cohérence de phase. Ces courants transportent une à quelques excitations élémentaires (comme une paire électron-trou) par période, rapprochant ainsi l'électronique du paradigme de l'optique quantique, qui vise à manipuler des états à un ou quelques photons du champ électromagnétique quantique. Il s'agit d'optique quantique électronique, une sous-catégorie de l'électronique quantique où l'on tend vers un courant à électron unique.