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Une étape supplémentaire pour l’ordinateur quantique

Une étape supplémentaire pour l’ordinateur quantique

Une étape supplémentaire pour l’ordinateur quantique 810 486 Sébastien BAGES

Des chercheurs de l’Université de New South Wales (UNSW) ont proposé une nouvelle façon de distinguer les bits quantiques entre eux, en les plaçant seulement à quelques nanomètres d’une puce de silicium, ce qui représente un grand pas en avant vers la construction d’un ordinateur quantique à grande échelle.


Les bits quantiques, ou qubits, sont les blocs de construction des ordinateurs quantiques, des appareils ultra-puissants qui offriront des avantages considérables pour résoudre des problèmes complexes.

La professeure Michelle Simmons, directrice de l’équipe de recherche, a déclaré qu’un qubit se basant sur le spin (une propriété d’une particule au même titre que sa masse) d’un électron individuel qui est lui-même lié à un atome de phosphore, au sein d’une puce silicium, parait être l’un des systèmes les plus prometteurs pour la construction d’un ordinateur quantique pratique, en raison de l’utilisation répandue de silicium dans l’industrie de la microélectronique.

« Toutefois, pour être en mesure de coupler les électrons-spins sur de simples qubits atomiques, les qubits doivent être placés avec une précision atomique, espacés de quelques dizaines de nanomètres de l’autre » a-t-elle souligné.

« Cela pose un problème technique dans la façon de faire, et un problème fonctionnel dans la façon de les contrôler de manière indépendante quand ils sont aussi rapprochés ».

Mais, finalement, l’équipe d’UNSW, en collaboration avec des théoriciens des Laboratoires Nationaux de Sandia au Nouveau-Mexique, ont trouvé une solution à ces deux problèmes. Leur étude est publiée dans la revue Nature Communications.

Dans un exploit significatif du génie atomique, ils ont pu “activer” et “désactiver” les spins d’électrons pris individuellement sur un groupe d’atomes de phosphore qui avaient été placés précisément dans du silicium. Ils proposent également une nouvelle méthode permettant de distinguer des qubits voisins de seulement quelques nanomètres d’intervalle.

Une étape supplémentaire pour l'ordinateur quantique

« C’est un sacré défi que de faire tourner le spin de chaque qubit individuellement », a annoncé Holger Buch, principal auteur de la nouvelle étude.

« Mais si chaque électron est hébergé par un nombre différent d’atomes de phosphore, les qubits répondront aux champs électromagnétiques différemment – et chaque qubit pourra ainsi être distingué des autres du voisinage », a-t-il révélé.


L’équipe UNSW fait partie du Centre Australien d’Excellence dans le domaine des technologies de communication et de calcul quantique, un centre de recherche mondialement reconnu et dont le siège est à Sydney, en Australie.

« Il s’agit d’un morceau élégant et satisfaisant du boulot [dans l’objectif d’ordinateur quantique] », a expliqué la professeure Simmons, directrice du centre et thésarde du centre de M. Büch.

« Cette première démonstration mettant en avant que nous pouvons maintenir longtemps la durée de vie de spin d’électron sur des systèmes multi-usages fut des plus impressionnantes. Elle propose une nouvelle méthode pour traiter des qubits, nous permettant un pas de plus vers la réalisation d’un ordinateur quantique pratique à grande échelle », a-t-il continué.

Pour concevoir le minuscule dispositif, les chercheurs ont déposé une couche d’hydrogène sur une tranche de silicium et se sont servis d’un microscope à effet tunnel à balayage pour créer un motif sur la surface dans un environnement ultra-vide.

Le tout fut ensuite exposé à du gaz phosphine et recuit à 350 degrés, afin que les atomes de phosphore se constituent en une structure précise dans le silicium. Le dispositif a ensuite mis en sandwich sous une autre couche de silicium.

Une information sur un ordinateur quantique est stockée dans un spin – ou l’orientation magnétique d’un électron. Ce spin n’est pas seulement dans les deux états “classiques” que l’on connait en informatique avec la suite des 0 ou des 1 (circuit ouvert ou fermé), ou encore le haut ou le bas – mais peut aussi être dans une combinaison des deux états en même temps, ce qui permet un stockage et un traitement parallèle exponentiel d’une très grande quantité d’informations.


Citations de Science Alert, via l’Université de New South Wales
Crédit image À-la-Une : Être capable d’identifier des bits quantiques étroitement placés sur une puce de silicium et les contrôler séparément est une étape importante vers le développement d’un ordinateur quantique. © Welcomia / Shutterstock
Crédit image secondaire : © 1veritasium – Comment fonctionne les ordinateurs quantiques ?

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Sébastien BAGES
About the author

Sébastien BAGES

Plus de trois années de travail passionné sur Civilisation 2.0 Actus, et fondateur de l'association Civilisation 2.0, je mets à contribution mon expertise de veille technique et scientifique, mon analyse de chef de projet, mon engouement pour la science et ses outils, et mon expérience dans le développement stratégique afin d'offrir à tous ce qui en résulte.

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