La start-up Moon Photonics entend répondre au défi du passage à l'échelle des applications quantiques, telles que l'informatique quantique.
« Aujourd'hui, le fonctionnement d'un ordinateur quantique repose sur des composants refroidis à très basse température, de l'ordre de 2 K, soit -271 °C », expose Rémi Moriceau, cofondateur et CEO de Moon Photonics. « Cette contrainte limite fortement le développement de la technologie. À l'heure actuelle, dans ces conditions, pour mettre au point un ordinateur quantique comptant environ un million de qubits physiques, il faudrait en effet une surface de 50 000 m². C'est évidemment inenvisageable à l'échelle industrielle. »
Afin de dépasser ces limites, Moon Photonics développe une innovation de rupture : un photodétecteur capable de détecter et de compter des photons avec une sensibilité inédite et de fonctionner à une température beaucoup plus élevée, de 80 K. Une technologie, s'appuyant sur vingt ans de recherche au CEA-Leti et huit brevets, que l'entreprise prévoit de commercialiser en 2030.
Une première génération de photodétecteurs pour la détection infrarouge
D'ici là, la start-up va proposer une première version de son photodétecteur, pour d'autres applications, reposant sur la détection infrarouge. Il s'agit, par exemple, de communications optique en espace libre ou de LiDAR haute performance : une technique de mesure à longue distance, fondée sur l'analyse d'un faisceau lumineux, qui peut être employée pour des applications civiles ou militaires, telles que la balistique, la mesure de gaz ou la topographie à haute altitude.
Cette première génération de photodétecteurs présente en effet l'avantage de fonctionner à température ambiante, entre 240 et 300 K, et sur une large bande infrarouge. De plus, le composant est intégré au sein d'une solution complète, comprenant une microlentille optique, un amplificateur du signal et un dispositif de stabilisation thermique.
Des photodétecteurs 20 fois plus sensibles
Le cœur de l'innovation réside dans les diodes à effet d'avalanche (APD), utilisées au sein des photodétecteurs pour amplifier le signal. Les APD de Moon Photonics se distinguent par le recours à un matériau semi-conducteur particulier : le tellurure de mercure-cadmium (HgCdTe). Son utilisation – permise grâce aux travaux du CEA-Leti – offre un gain d'amplification allant jusqu'à 1 000, contre 10 à 50 pour les technologies actuelles, avec un niveau de bruit extrêmement faible.
« Le fort gain et le faible bruit sont liés à un processus de multiplication des charges exceptionnelles dans le HgCdTe. À la différence d'autres systèmes de matériaux, seuls les électrons contribuent à la multiplication des charges, ce qui génère un gain moins aléatoire, donc avec moins de bruit, et qui ne se limite pas directement le temps de réponse des détecteurs. » ajoute Johan Rothman, Co-fondateur et CTO de Moon Photonics.
Ainsi, les photodétecteurs de Moon Photonics présentent une sensibilité jusqu'à 20 fois supérieure à celle des solutions concurrentes. Une amélioration significative qui offre de multiples perspectives : des mesures plus précises, une réduction de la consommation d'énergie, en diminuant la puissance du laser employé, ou un allègement du système, en réduisant la taille des lentilles utilisées.
Un laboratoire commun pour viser les applications quantiques
Ces atouts intéressent de nombreux acteurs industriels, auxquels Moon Photonics souhaite répondre au plus vite. L'entreprise a ainsi été créée en janvier 2026, par Johan Rothman, qui travaille sur la technologie depuis vingt ans, Julie Abergel, spécialiste de la fabrication des APD, et Rémi Moriceau, qui apporte ses compétences en développement commercial et en financement. La start-up est d'ailleurs en train de boucler une levée de fonds qui financera l'industrialisation de la première génération de photodétecteurs, qui devrait voir le jour en 2027.
« L'objectif de cette industrialisation est double. Elle permettra d'une part de dérisquer la mise en place de l'outil de production, afin d'accélérer la mise sur le marché des détecteurs seconde génération qui sont en cours de développement. D'autre part, cette première ligne de produits permettra d'assurer de premiers revenus pour Moon Photonics. » Julie Abergel, co-fondatrice et directrice industriel de Moon Photonics.
Moon Photonics se tournera alors vers la deuxième génération de ses composants. Ceux-ci s'appuieront sur la même technologie, à laquelle sera associé un système de refroidissement, afin d'abaisser la température de fonctionnement à 80 K, en vue d'une utilisation dans les applications quantiques en 2030. Une avancée qui implique des travaux complémentaires, qui seront réalisés dans le cadre d'un laboratoire commun réunissant la start-up et le CEA-Leti.