Découverte d'une nouvelle façon de prendre le contrôle des Qubits

Atteindre la logique quantique universelle avec la modification de spin
Atteindre la logique quantique universelle par modification de spin -

La technologie moderne pourrait subir une révolution avec des ordinateurs, des communications et des capteurs plus efficaces grâce à la recherche quantique. Cependant, des défis subsistent dans la réalisation de ces objectifs technologiques, tels que la manière de contrôler correctement les informations dans les systèmes quantiques.

Des chercheurs dirigés par John Nichol, professeur agrégé de physique à l'Université de Rochester, décrivent une nouvelle technique de manipulation d'informations dans un système quantique en modifiant le spin électronique dans des points quantiques de silicium, de minuscules semi-conducteurs à l'échelle nanométrique dotés de capacités surprenantes.

Selon Nichol, "les découvertes de l'étude offrent un nouveau mécanisme potentiel pour le contrôle cohérent des qubits basés sur le spin des électrons dans les points quantiques semi-conducteurs, ce qui pourrait ouvrir la porte à la création d'un ordinateur quantique viable à base de silicium".

Des milliards de transistors, ou bits, constituent un ordinateur typique. Les ordinateurs quantiques, quant à eux, sont construits à l'aide de bits quantiques ou de qubits. Les qubits sont arrangés selon les principes de la mécanique quantique et peuvent être à la fois "0" et "1" en même temps, contrairement aux transistors conventionnels, qui ne peuvent être que "0" (off) ou "1" (on).

Les boîtes quantiques en silicium, longtemps considérées comme des qubits, permettraient de manipuler le transfert d'informations quantiques via le contrôle du spin des électrons. Comme un petit barreau aimanté, chaque électron d'un point quantique est intrinsèquement magnétique.

Étant donné que chaque électron est une particule chargée négativement qui se comporte comme si elle tournait rapidement, les scientifiques appellent ce moment magnétique "le spin de l'électron" car c'est ce mouvement efficace qui provoque le magnétisme.

Parce qu'une grande porte a de longs temps de cohérence, le spin électronique est un choix approprié pour le transport, le stockage et le traitement de l'information en informatique quantique. Il peut également être produit à l'aide de méthodes sophistiquées de fabrication de semi-conducteurs. Le temps dont dispose un qubit avant que l'information quantique ne soit perdue à la suite d'une interaction avec un environnement bruyant est appelé temps de cohérence ; une cohérence longue indique un temps de calcul plus long. Une précision de porte élevée indique que l'action quantique tentée est effectuée exactement comme souhaité.

Découverte d'une nouvelle façon de contrôler les qubits

Le contrôle du spin des électrons est un défi majeur lors de l'utilisation de points quantiques en silicium comme qubits.

La résonance de spin électronique (ESR), qui nécessite que les qubits soient exposés à des champs magnétiques radiofréquences fluctuants, est la technique traditionnelle utilisée pour réguler le spin électronique. Cependant, cette approche présente un certain nombre d'inconvénients, tels que la nécessité de générer et de gérer correctement des champs magnétiques oscillants dans des environnements cryogéniques où la plupart des qubits de spin électronique sont utilisés. Les chercheurs conduisent généralement un courant à travers un fil pour produire des champs magnétiques oscillants, mais cela peut perturber l'environnement cryogénique car il génère de la chaleur.

Nichol et ses collègues décrivent une nouvelle approche pour réguler le spin des électrons dans les points quantiques de silicium qui ne repose pas sur des champs électromagnétiques fluctuants.

La technique est basée sur un phénomène connu sous le nom de "couplage spin-vallée", qui se produit lorsque les électrons dans les points quantiques de silicium basculent entre divers états de spin et de vallée. L'état de vallée d'un électron fait référence à un attribut discret dépendant du profil spatial de l'électron, tandis que l'état de spin d'un électron fait référence à ses propriétés magnétiques.

L'effet de couplage spin-vallée est utilisé par les chercheurs pour réguler les états de spin et de vallée, qui à leur tour contrôlent le spin des électrons.

Contrairement à l'ESR, qui nécessite des champs magnétiques oscillants, cette technique de contrôle cohérente avec couplage spin-vallée offre un contrôle omniprésent sur les qubits. Cela ouvre une nouvelle voie pour la manipulation d'informations dans les ordinateurs quantiques utilisant des points quantiques en silicium.

Source: l'initié quantique

 

 

 

 

Günceleme: 30/01/2023 20:09

Annonces similaires

Soyez le premier à commenter

Laisser une réponse

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.


*