Des chercheurs du CEA-IRIG/PHELIQS, en collaboration avec l'Institut Néel-CNRS, ont mis au point une méthode ne nécessitant aucun étalonnage pour mesurer la température absolue à partir de la distribution de Bose-Einstein des phonons acoustiques autour d'un émetteur quantique unique. Cette approche repose sur l'analyse des bandes latérales de phonons dans le spectre de photoluminescence de l'émetteur, offrant ainsi un moyen direct de déterminer la température de l'environnement d'un émetteur à boîte quantique à l'échelle nanométrique.

Notre méthode exploite une interaction fondamentale entre l'émetteur quantique et son environnement. Lorsqu'un émetteur (tel qu'une boîte quantique) absorbe ou émet de la lumière, il interagit également avec les phonons, ces vibrations du réseau cristallin qui transportent la chaleur. Ces interactions confèrent des caractéristiques distinctives à la lumière émise par la boîte quantique :

• Un pic étroit appelé « raie zéro-phonon » (ZPL), correspond à la lumière émise sans interaction avec les phonons.

• Des « ailes » plus larges de part et d'autre, appelées bandes latérales phononiques, résultent de processus d'émission de photons accompagnés de la création simultanée (processus de Stokes) ou de l'absorption (processus anti-Stokes) d'un phonon.

À basse température, la bande latérale anti-Stokes (à plus haute énergie) est très peu intense car il y a peu de phonons disponibles à absorber, tandis qu'à haute température, son intensité augmente. Nous montrons que le rapport entre les intensités Stokes et anti-Stokes donne directement la température locale. Le graphique représentant le logarithme de ce rapport en fonction du décalage en énergie par rapport à la ZPL forme une droite dont la pente permet de déterminer la température sans qu'aucun étalonnage ne soit nécessaire.​