Brevet FR3155400A1 — publié le 20250516

Circuit photonique pour la détection de photons uniques L’invention se rapporte à un circuit photonique (Circ) pour la détection de photons uniques fonctionnant à température ambiante et étant intégré sur un substrat (Sub) en silicium. En particulier, l’invention concerne un circuit photonique (Circ) pour la détection de photons uniques à des longueurs d’ondes supérieures à 1 µm à température ambiante. Plus particulièrement, l’invention concerne un circuit photonique (Circ) compact pour la détection de photons uniques comprenant des guides d’onde en silicium (G1, G2, G3, G4, G5). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Circuit photonique pour la détection de photons uniques L’invention concerne un circuit photonique pour la détection de photons uniques fonctionnant à température ambiante et étant intégré sur un substrat en silicium. En particulier, l’invention concerne un circuit photonique pour la détection de photons uniques à des longueurs d’ondes supérieures à 1 µm à température ambiante. Plus particulièrement l’invention concerne un circuit photonique compact pour la détection de photons uniques comprenant des guides d’onde en silicium. ETAT DE LA TECHNIQUE Les détecteurs de photons uniques sont actuellement utilisés dans une grande variété de domaines, notamment diverses applications biologiques (comptage de photons corrélé dans le temps, mesure de fluorescence, détection de molécules uniques, analyses d'environnement), télémètres laser, cryptographie quantique, tests CMOS, et seront nécessaires à l'avenir pour l'informatique quantique. Ces applications nécessitent parfois des circuits complexes avec plusieurs détecteurs de photons uniques. En outre les détecteurs utilisés dans l’état de l’art nécessitent des éléments d'assemblage volumineux tels que des cryostats à hélium liquide. En effet, des détecteurs de photons uniques efficaces existent pour la longueur d'onde des télécommunications (c’est-à-dire supérieure ou égale à 1 µm) mais fonctionnent à des températures cryogéniques. Il existe des détecteurs de photons uniques efficaces à température ambiante, tels que les photodiodes avalanches en silicium, mais ces détecteurs de photons uniques fonctionnent dans les longueurs d'onde visibles. Ainsi, il n'existe actuellement pas de détecteurs de photons uniques compacts et intégrés fonctionnant de façon efficace à température ambiante pour les longueurs d'onde des télécommunications. Par exemple, la publication de Ni Yao et. al, Vol. 28, No. 17 / 17 August 2020 / Optics Express 25123 divulgue un système de détection de photons uniques à des longueurs d’onde de télécommunication fonctionnant à température ambiante. Cependant, le système est un système de propagation en espace libre comprenant des éléments indépendants volumineux tels que le niobate de lithium périodiquement polarisé massif (dit « bulk »). De plus, les éléments indépendants sont reliés par des fibres optiques rendant impossible la compacité du système. Ce système n’est donc pas apte à être utilisé pour des ordinateurs quantiques par exemple. En effet, l'intégration de détecteurs de photons uniques sur une plate-forme photonique intégrée n'a été démontrée que pour des détecteurs supraconducteurs nécessitant un refroidissement à température cryogéniques. RÉSUMÉ Afin de pallier les inconvénients précités des systèmes pour la détection de photons uniques, L’invention propose un circuit photonique pour la détection de photons uniques présentant une longueur d’onde de télécommunication (c’est-à-dire à des longueurs d’ondes supérieures à 1 µm) et fonctionnant à température ambiante. Le circuit photonique fonctionne avec un système de guides d’ondes et est intégré sur un substrat en silicium. A cet effet, l’invention a pour premier objet un circuit photonique pour la détection de photons uniques, le circuit photonique étant intégré sur un substrat en silicium, le circuit photonique comprenant : une entrée de photons uniques configurée pour recevoir un premier signal lumineux comprenant un photon unique ayant une première longueur d’onde supérieure ou égale à 1 µm, l‘entrée de photons uniques comprenant un premier guide d’onde en silicium ; une source laser émettant un deuxième signal lumineux laser ayant une deuxième longueur d’onde supérieure ou égale à 1 µm comprenant un deuxième guide d’onde en silicium ; un combineur couplé au premier et au deuxième guides d’onde et configuré pour générer un troisième signal lumineux superposant le premier signal lumineux et le deuxième signal lumineux, le combineur comprenant au moins un troisième guide d’onde en silicium ; un convertisseur de longueur d’onde configuré pour générer un quatrième signal lumineux présentant une longueur d’onde visible, par effet non-linéaire dans un quatrième guide d’onde en un premier matériau ; une photodiode avalanche configurée pour détecter le quatrième signal lumineux et comprenant un cinquième guide d’onde en silicium ; un premier coupleur configuré pour coupler le troisième et le quatrième guides d’onde ; et un deuxième coupleur configuré pour coupler le quatrième et le cinquième guides d’onde. Le circuit photonique selon l’invention permet ainsi d’utiliser un guide d’onde en silicium à la fois pour guider le photon unique ayant une longueur d’onde supérieure ou égale à 1 µm et pour la détection du photon dans le visible. Avantageusement, l’utilisation d’une photodiode avalanche pour la détection d’un photon émis à une longueur d’onde supérieure ou égale à 1 µm permet de détecter des photons ayant des longueurs d’ondes de télécommunication sans avoir besoin d’utiliser un système de refroidissement cryogénique. En effet, l’utilisation du circuit photonique peut être faite à température ambiante. De plus, l’invention permet de réaliser un seul circuit intégré en silicium comprenant le détecteur (photodiode avalanche), le guidage et le combineur de longueur d’onde. Le circuit photonique fonctionnant à température ambiante et étant intégré sur silicium avec un système de guide d’onde, il permet donc de réaliser un système compact utilisable dans de nombreuses applications telles que les ordinateurs quantiques. Dans un mode de réalisation, la photodiode avalanche comprend un filtre configuré pour filtrer une partie résiduelle du deuxième signal lumineux. Le filtre permet de filtrer le signal lumineux de la source laser restant afin d’éviter les effets non linéaires. Dans un mode de réalisation, le premier matériau comprend une couche mince de niobate de lithium ou de nitrure de silicium. La couche mince de niobate de lithium ou de nitrure de silicium permet de convertir la longueur d’onde tout en permettant la compacité du circuit. En effet, comme indiqué ci-dessus, par exemple dans la publication Ni Yao et. al, un matériau non-linéaire volumineux est utilisé. Dans un mode de réalisation, le troisième guide d’onde comprend une pointe et le premier coupleur est formé par ladite pointe insérée dans le quatrième guide d’onde. Dans un mode de réalisation, le premier coupleur est formé par un contact entre le troisième guide et le quatrième guide d’onde, le couplage s’effectuant par onde évanescente. Dans un mode de réalisation, le quatrième guide d’onde comprend une pointe et dans lequel le deuxième coupleur est formé par ladite pointe insérée dans le cinquième guide d’onde. Dans un mode de réalisation, le deuxième coupleur est formé par un contact entre le quatrième guide d’onde et le cinquième guide d’onde. Dans un mode de réalisation, le circuit photonique comprend un troisième coupleur configuré pour coupler le deuxième et le troisième guide d’onde. Les coupleurs permettent de coupler les guides d’ondes en limitant au maximum les pertes de signaux lumineux. Dans un mode de réalisation, la source laser comprend un matériau III-V. L’invention a pour second objet une puce comprenant un ou plusieurs circuits photoniques selon le premier objet, le ou les circuits photoniques étant sur un même substrat en silicium et étant agencés de façon à former un Qbit. Avantageusement, la puce comprenant les circuits photoniques permet de réaliser un circuit quantique complet sur silicium qui peut être utilisée par exemple dans des ordinateurs quantiques. Ainsi, un des buts de l’invention est d’obtenir un circuit photonique pour la détection de photons uniques ayant des longueurs d’ondes de télécommunications sans nécessiter de refroidissement cryogénique. De plus, un des buts est d’obtenir un système intégré sur silicium et compact pouvant être utilisé dans les ordinateurs quantiques. La description suivante présente plusieurs exemples de réalisation du dispositif de l’invention: ces exemples sont non limitatifs de la portée de l’invention. Ces exemples de réalisation présentent à la fois les caractéristiques essentielles de l’invention ainsi que des caractéristiques additionnelles liées aux modes de réalisation considérés. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures parmi lesquelles : FIG. 1 la FIG. 1 illustre un circuit photonique pour la détection de photons uniques selon l’invention; FIG. 2 la FIG. 2 illustre un exemple de circuit photonique pour la détection de photons uniques selon l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 illustre un exemple de circuit photonique pour la détection de photons uniques selon l’invention ; FIG. 3 la FIG. 3 illustre un exemple de source laser selon l’invention, vu en coupe ; FIG. 3 la FIG. 3 illustre un exemple de combineur couplé selon l’invention, vu en coupe ; FIG. 3 la FIG. 3 illustre un exemple de convertisseur de longueur d’onde selon l’invention, vu en coupe ; FIG. 3 la FIG. 3 illustre un exemple de photodiode avalanche selon l’invention, vu en coupe ; FIG. 4 la FIG. 4 illustre un exemple de premier coupleur selon l’invention ; et FIG. 4 la FIG. 4 illustre un exemple de deuxième coupleur selon l’invention. FIG. 5 la FIG. 5 illustre un exemple de puce selon l’invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE L’invention concerne un circuit photonique Circ pour la détection de photons uniques. La FIG. 1 illustre un exemple de circuit photonique Circ pour la détection de photons uniques. Le circuit photonique Circ est intégré sur un substrat Sub en silicium. Le circuit photonique Circ comprend une entrée de photons uniques Pho configurée pour recevoir un premier signal lumineux F1 comprenant un photon unique ayant une première longueur d’onde λ1 supérieure ou égale à 1 µm, la source de photons uniques Pho comprenant un premier guide d’onde G1 en silicium. L’entrée de photons uniques Pho est reliée à une source émettant les photons uniques (non représentée sur la FIG. 1 ). La source de photons uniques peut être intégrée sur le substrat Sub en silicium ou être une source extérieure au circuit photonique Circ. Lorsque la source de photons uniques est extérieure au circuit photonique Circ, un coupleur peut être utilisé pour coupler les photons uniques avec l’entrée de photons uniques Pho. Un premier exemple est un coupleur de type réseau et un deuxième exemple est un coupleur en cône ayant une largeur décroissante selon le sens de propagation (appelé « taper »). La première longueur d’onde λ1 est choisie supérieure ou égale à 1 µm car à cette longueur d’onde le silicium est transparent. Selon un mode de réalisation la première longueur d’onde λ1 est de l’ordre de 1550 nm. Le circuit photonique Circ comprend également une source laser P émettant un deuxième signal lumineux laser F2 ayant une deuxième longueur d’onde λ2 supérieure ou égale à 1 µm comprenant un deuxième guide d’onde G2 en silicium. Comme illustré dans la FIG. 3 ) représentant la source laser P en coupe, selon un mode de réalisation la source laser P comprend un matériau III-V. Dans ce cas le matériau III-V est compris dans la partie principale du laser, c’est-à-dire la section de gain, qui est composée d'une superposition d'une hétérostructure III-V (incluant par exemple des puits quantiques) et du deuxième guide d'onde G2 en silicium pour supporter un mode optique hybride. La cavité laser est fermée par des structures photoniques typiquement définies dans le deuxième guide d'onde G2, telles que des réseaux, des anneaux ou des boucles de Sagnac. Selon un mode de réalisation la source laser P est à rétroaction distribuée (DFB). Dans ce cas, le réseau est gravé dans le guide d'onde en silicium de la section de gain. Selon un mode de réalisation comme illustré dans la FIG. 2 représentant un exemple de circuit photonique Circ, le deuxième signal lumineux F2 généré par la source laser P est produit dans un guide d'onde hybride (matériau III-V sur silicium) et est transférée au deuxième guide d'onde G2 en silicium à l'aide d’un coupleur C3 en cône ayant une largeur croissante selon le sens de propagation (appelé « taper ») dans le silicium et/ou le matériau III-V. Par exemple, le deuxième guide d’onde G2 forme une pointe et le coupleur C3 forme une pointe insérée dans le guide d’onde hybride. Comme illustré dans la FIG. 3 ), selon un mode de réalisation le deuxième guide d’onde G2 est intégré dans une couche planaire de dioxyde de silicium placé sur le substrat Sub en silicium. La deuxième longueur d’onde λ2 est choisie supérieure ou égale à 1 µm car à cette longueur d’onde, le silicium est transparent. Selon un mode de réalisation la deuxième longueur d’onde λ2 est de l’ordre de 1310 nm. Le circuit photonique Circ comprend également un combineur Comb couplé au premier et au deuxième guide d’onde G1, G2 et configuré pour générer un troisième signal lumineux F3 superposant le premier signal lumineux F1 et le deuxième signal lumineux F2, le combineur Comb comprenant au moins un troisième guide d’onde G3 en silicium. En particulier, le premier signal lumineux F1 et le deuxième signal lumineux F2 entrent en entrée du combineur Comb. Le combineur Comb génère le troisième signal lumineux F3 comprenant le photon unique à la première longueur d’onde λ1 et le signal lumineux de la source laser P à la deuxième longueur d’onde λ2. Comme illustré dans la FIG. 3 ) représentant le combineur Comb, selon un mode de réalisation le troisième guide d’onde G3 est intégré dans une couche planaire de dioxide de silicium placé sur le substrat Sub en silicium. Afin de superposer le premier signal lumineux F1 et le deuxième signal lumineux F2, selon un mode de réalisation le combineur couplé Comb comprend un interféromètre de Mach-Zehnder asymétrique défini dans le troisième guide d'onde G3. Selon un autre mode de réalisation le combineur couplé Comb comprend un multiplexeur de longueurs d’ondes. Dans un autre exemple, le combineur couplé Comb comprend un coupleur. Le circuit photonique Circ comprend également un convertisseur de longueur d’onde Conv configuré pour générer un quatrième signal lumineux F4 présentant une longueur d’onde visible λvis, par effet non-linéaire dans un quatrième guide d’onde G4 en un premier matériau. Le convertisseur de longueur d’onde Conv reçoit le troisième signal lumineux F3 comprenant le premier signal lumineux F1 et le deuxième signal lumineux F2, chacun ayant une longueur d’onde supérieure égale à 1 µm. Le troisième signal lumineux F3 passe dans le premier matériau. Selon un premier mode de réalisation le premier matériau comprend une couche mince de niobate de lithium ou de nitrure de silicium. Dans un mode de réalisation préféré, la couche mince de niobate de lithium est périodiquement polarisée (« periodically poled »). Le convertisseur convertit par effet non-linéaire le troisième signal lumineux F3 en quatrième signal lumineux F4 présentant une longueur d’onde visible λvis. L’utilisation d’une couche mince de niobate de lithium ou de nitrure de silicium permet la réalisation d’un circuit photonique Circ avec une plus grande compacité que les circuits utilisant des niobates de lithium périodiquement polarisés massif (dit « bulk ») typiquement utilisés comme convertisseurs de longueur d’onde en espace libre. Selon un deuxième mode de réalisation, comme illustré dans la FIG. 2 , le convertisseur de longueur d’onde Conv comprend un résonateur Res en anneau. Combiner le convertisseur qui convertit par effet non-linéaire grâce à, par exemple la couche mince de de nitrure de silicium, avec le résonateur Res en anneau permet d’abaisser la puissance nécessaire pour la conversion de longueur d’onde. Comme illustré dans la FIG. 3 ) représentant le convertisseur de longueur d’onde Conv vu en coupe, selon un mode de réalisation le quatrième guide d’onde G4 en premier matériau est intégré dans une couche planaire de dioxyde de silicium placé sur le substrat Sub en silicium. Le circuit photonique Circ comprend également un premier coupleur C1 configuré pour coupler le troisième guide d’onde G3 avec le quatrième guide d’onde G4. Selon un premier mode de réalisation illustré sur la FIG. 4 , le premier coupleur C1 est un coupleur en cône ayant une largeur décroissante selon le sens de propagation (appelé « taper »). Dans ce cas, le troisième guide d’onde G3 comprend une pointe et dans lequel le premier coupleur C1 est formé par ladite pointe insérée dans le quatrième guide d’onde G4. . Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur la FIG. 4 , le premier coupleur C1 est une proximité (distance inférieure au micron) ou contact entre le troisième guide d’onde G3 et le quatrième guide d’onde G4. Par exemple, le troisième guide d’onde G3 est placé sur le quatrième guide d’onde. Ce couplage par proximité ou par contact formant le premier coupleur C1 couple le troisième et le quatrième guide d’ondes G3, G4 par évanescence, et permet ainsi au troisième signal lumineux F3 de se propager le dans le convertisseur de longueur d’onde Conv. Dans un autre exemple, le troisième guide d’onde G3 est interrompu et placé derrière au contact de l’entrée du quatrième guide d’ondes G4, (appelé «butt-coupling »). Le circuit photonique Circ comprend également une photodiode avalanche APD configurée pour détecter le quatrième signal lumineux et comprenant un cinquième guide d’onde G5 en silicium. Selon un mode de réalisation illustré dans la FIG. 3 ) représentant la photodiode avalanche APD vue en coupe, le cinquième guide d’onde G54 en premier matériau est intégré dans une couche planaire de dioxyde de silicium placé sur le substrat Sub en silicium. Selon un mode de réalisation la photodiode avalanche APD comprend une jonction PIN définie dans le cinquième guide d'onde G5 en silicium. Le cinquième guide d'onde G5 en silicium peut être dopé. Selon un mode de réalisation la photodiode avalanche APD fonctionne en mode Geiger afin que l'absorption du quatrième signal lumineux F4 déclenche une impulsion électrique importante. Le quatrième signal lumineux F4, issu de la transformation du signal lumineux F1 comprenant un photon unique, est ainsi détecté par la photodiode avalanche APD. Le circuit photonique Circ comprend également un deuxième coupleur C2 configuré pour coupler le quatrième guide d’onde G4 avec le cinquième guide d’onde G5. Il est noté que les exemples des figures 4a et 4b illustrant le premier coupleur C1 peuvent également représenter le deuxième coupleur C2. En particulier, selon un mode de réalisation le deuxième coupleur C2 est un coupleur en cône ayant une largeur décroissante selon le sens de propagation (appelé « taper »). Dans un exemple, le quatrième guide d’onde G4 comprend une pointe et dans lequel le deuxième coupleur C2 est formé par ladite pointe insérée le cinquième guide d’onde G5. . Selon un autre mode de réalisation le deuxième coupleur C2 est formé par un contact entre le quatrième guide d’onde G4 et le cinquième guide d’onde G5. Par exemple, le troisième guide d’onde G3 peut être placé sur le quatrième guide d’onde. Le deuxième coupleur C2 permet de coupler le quatrième et le cinquième guide d’onde G4, G5 par évanescence et ainsi de propager le quatrième signal lumineux F4 dans la photodiode avalanche APD. Dans un exemple, comme illustré dans la FIG. 2 représentant un exemple de circuit photonique Circ pour la détection de photons uniques selon l’invention, selon un mode de réalisation la photodiode avalanche APD comprend un filtre F configuré pour filtrer une partie résiduelle du deuxième signal lumineux F4. En principe, la conversion de longueur d'onde effectuée par le convertisseur de longueur d’onde Conv est optimisée pour certaines longueurs d'onde et la photodiode avalanche APD n'est capable de détecter que des photons uniques à haute énergie. Cependant, si le signal lumineux de la source laser P restant a une énergie haute, il pourrait générer dans la photodiode à avalanche d'autres effets non linéaires tels que l'absorption à deux photons, et générer un courant d'obscurité. Pour cette raison, le filtre F est utilisé pour filtrer le signal lumineux de la source laser P restant. Selon un mode de réalisation le filtre F comprend par exemple des résonateurs en anneau couplés. Il est noté que le circuit photonique Circ décrit ci-dessus comprend plusieurs couches planaires empilées les unes sur les autres, comme illustrées dans les figures 3a-d. En effet, le circuit photonique Circ comprend au moins une couche de silicium planaire (le substrat Sub) et une couche dans laquelle sont intégrés les guides d’onde G2-G5, par exemple une couche planaire de dioxyde de silicium. Afin de maximiser l'efficacité de détection, le photon unique converti doit avoir une énergie correspondant à l'efficacité de détection maximale de la photodiode avalanche. Selon un exemple, l'efficacité de détection maximale de la photodiode avalanche est de l'ordre de 1,8 eV (700 nm). Avec la génération de fréquence de somme, afin de détecter un photon unique ayant une énergie de 0,8 eV (correspondant à une longueur d’onde de 1550 nm), il est possible d’utiliser une source laser P de 0,95 eV (correspondant à une longueur d’onde de 1310 nm) : 0,8 eV (1550 nm) + 0,95 eV (1310 nm) = 1,75 eV (708 nm). De même, il est possible de détecter un photon unique ayant une longueur d’onde de 1310 nm avec une source laser P ayant une longueur d’onde de 1550 nm. Dans le cas où l’on souhaite minimiser les comptages sombres ou supprimer le besoin d'un filtre de rejet de la source laser P, selon un mode de réalisation on utilise une source laser P avec une longueur d'onde plus grande afin que l'énergie de deux photons ne soit pas suffisante pour atteindre la bande interdite du silicium. Par exemple la source laser P a une longueur d’onde de 2200 nm et le photon unique a une longueur d’onde de 1310 nm : 0,56 eV (2200 nm) + 0,95 eV (1310 nm) = 1,51 eV (822 nm) Il est également possible d’utiliser un mélange quatre ondes afin de convertir la fréquence du photon. Dans ce cas, le photon converti a une énergie égale à : où Epump est l’énergie de la source laser P et Ephoton est l’énergie du photon unique. Par exemple, si l’énergie de la source laser P est de 1.08 eV (pour une longueur d’onde de 1150 nm) et le photon unique a une énergie de 0,8 eV (correspondant à une longueur d’onde de 1550 nm), l’énergie du photon converti est 1.36 eV (correspondant à une longueur d’onde de 912 nm). Comme illustré dans la FIG. 5 , l’invention concerne également une puce Ch comprenant un ou plusieurs circuits photoniques Circ selon les exemples décrits ci-dessus. Le ou les circuits photoniques Circ étant sur un même substrat en silicium et étant agencés de façon à former un Qbit. La puce comprenant les circuits photoniques permet de réaliser un circuit quantique complet sur silicium et peut être utilisée par exemple dans des ordinateurs quantiques. Par exemple, la puce peut être utilisée comme processeur d’un ordinateur quantique. Le circuit photonique Circ peut être obtenu selon différents procédés de fabrication. , Selon une première variante le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : une couche mince de niobate de lithium est déposée sur une couche d'oxyde sur un substrat de silicium. Le quatrième guide d'ondes G4 est gravé et intégré dans de l'oxyde de silicium planarisé. Une couche de silicium sur isolant est collée à l'envers sur une couche d'oxyde de silicium planarisé. Le substrat en silicium et la couche d’oxyde sont retirés. Les guides d'ondes en silicium G1, G2, G3, G5 sont gravés (y compris le dopage pour l'APD) et intégrés dans une couche d’oxyde de silicium planarisé. Une plaque (« wafer ») d'hétéroépitaxie III-V est collée à l'envers sur la couche d’oxyde de silicium planarisé. Le substrat III-V est retiré et les guides d'ondes III-V sont gravés. Selon une deuxième variante le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : - les guides d'ondes en silicium sont gravés sur une plaquette silicium sur isolant (y compris le dopage pour l'APD). -Les guides d'ondes en silicium G1, G2, G3, G5 sont intégrés dans de l'oxyde de silicium planarisé. -La couche mince de niobate de lithium est déposée sur un substrat en silicium qui est collé à l'envers sur le silicium sur isolant gravé. - Le substrat en silicium et la couche d’oxyde sont retirés. - Le quatrième guide d'onde G4 en niobate de lithium est gravé et intégré dans de l'oxyde de silicium planarisé. - L'empilement résultant est retourné sur un substrat d'oxyde sur silicium. - La plaquette de silicium et d'oxyde de silicium planarisé sont retirés. - Une plaquette d’hétéroépitaxie III-V est collée sur l'empilement. - La plaquette III-V est retirée et le guides d'onde III-V est gravé. Selon un mode de réalisation différents empilements peuvent être fabriqués et déposés par impression par transfert. , Selon un mode de réalisation l’oxyde de silicium est remplacé par du benzocyclobutène. Avantageusement, le circuit photonique Circ présenté ci-dessus permet ainsi d’utiliser un guide d’onde en silicium à la fois pour guider le photon unique ayant une longueur d’onde supérieure ou égale à 1 µm et pour la détection du photon dans le visible. De plus, le circuit photonique permet de réaliser un seul circuit intégré en silicium comprenant le détecteur (photodiode avalanche), le guidage et le combineur de longueur d’onde. Ainsi, le circuit photonique selon l’invention est intégrable sur une puce et les photons uniques sont détectés sur une plateforme silicium. Cela permet avantageusement d’obtenir un circuit quantique complet sur silicium qui peut être utilisé par exemple dans des ordinateurs quantiques. Selon un mode de réalisation plusieurs circuits photoniques selon l’invention sont combinés sur une même puce en silicium. Le circuit photonique fonctionnant à température ambiante et étant intégré sur silicium avec un ensemble de guides d’onde, il permet donc d’obtenir un système compact utilisable dans de nombreuses applications telles que les ordinateurs quantiques. Bien que l'invention ait été illustrée et décrite en détail à l'aide d'un mode de réalisation préféré, l'invention n'est pas limitée aux exemples divulgués. D'autres variantes peuvent être déduites par l'homme du métier sans sortir du cadre de protection de l'invention revendiquée. Circuit photonique (Circ) pour la détection de photons uniques, le circuit photonique étant intégré sur un substrat (Sub) en silicium, le circuit photonique comprenant : une entrée de photons uniques (Pho) configurée pour recevoir un premier signal lumineux (F1) comprenant un photon unique présentant une première longueur d’onde (λ1) supérieure ou égale à 1 µm , l’entrée de photons uniques comprenant un premier guide d’onde (G1) en silicium ; une source laser (P) configurée pour émettre un deuxième signal lumineux laser (F2) ayant une deuxième longueur d’onde (λ2) supérieure ou égale à 1 µm et comprenant un deuxième guide d’onde (G2) en silicium ; un combineur (Comb) couplé au premier et au deuxième guides d’onde et configuré pour générer un troisième signal lumineux (F3) superposant le premier signal lumineux et le deuxième signal lumineux, le combineur comprenant au moins un troisième guide d’onde (G3) en silicium ; un convertisseur de longueur d’onde (Conv) configuré pour générer un quatrième signal lumineux (F4) présentant une longueur d’onde visible (λvis), par effet non-linéaire dans un quatrième guide d’onde (G4) en un premier matériau ; une photodiode avalanche (APD) configurée pour détecter le quatrième signal lumineux et comprenant un cinquième guide d’onde (G5) en silicium ; un premier coupleur (C1) configuré pour coupler le troisième et le quatrième guides d’onde ; et un deuxième coupleur (C2) configuré pour coupler le quatrième et le cinquième guides d’onde. Circuit photonique selon la revendication 1, dans lequel la photodiode avalanche comprend un filtre (F) configuré pour filtrer une partie résiduelle du deuxième signal lumineux. Circuit photonique selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le premier matériau comprend une couche mince de niobate de lithium ou de nitrure de silicium. Circuit photonique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le troisième guide d’onde comprend une pointe et dans lequel le premier coupleur est formé par ladite pointe insérée dans le quatrième guide d’onde. Circuit photonique selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier coupleur est formé par un contact entre le troisième guide et le quatrième guide d’onde, le couplage s’effectuant par onde évanescente. Circuit photonique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le quatrième guide d’onde comprend une pointe et dans lequel le deuxième coupleur est formé par ladite pointe insérée dans le cinquième guide d’onde. Circuit photonique selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le deuxième coupleur est formé par un contact entre le quatrième guide d’onde et le cinquième guide d’onde. Circuit photonique selon l’une des revendications précédentes, le circuit photonique comprenant un troisième coupleur (C3) configuré pour coupler la source laser avec le deuxième guide d’onde. Circuit photonique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la source laser comprend un matériau III-V. Puce (Ch) comprenant un ou plusieurs circuits photoniques (Circ) selon l’une des revendications 1 à 9, le ou les circuits photoniques étant sur un même substrat en silicium et étant agencés de façon à former un Qbit.