Skip to main content

20 Fév, 2024

Une méthode de stockage quadruple permet d’écrire des données sur un seul atome de quatre manières différentes

Une méthode de stockage quadruple permet d’écrire des données sur un seul atome de quatre manières différentes

Interprétation artistique des 16 états quantiques de l’atome d’antimoine

Selon une nouvelle étude, il est possible d’augmenter considérablement la puissance de traitement quantique dans un espace donné en utilisant quatre méthodes différentes pour stocker des données sur un seul atome. Cette méthode permet de créer des ordinateurs quantiques plus puissants et plus faciles à contrôler.

Alors que les ordinateurs traditionnels peuvent traiter et stocker des informations sous la forme d’un 0 ou d’un 1, les ordinateurs quantiques peuvent faire la même chose en plus d’une superposition des deux en même temps. Cela leur confère une puissance exponentielle au fur et à mesure que l’on ajoute des bits quantiques (qubits), ce qui leur permet de s’attaquer à des problèmes qui sont tout simplement trop complexes pour les machines classiques.

Le problème est que la manipulation de ces qubits peut s’avérer délicate, en particulier lorsque les ordinateurs quantiques en utilisent de plus en plus. Aujourd’hui, des scientifiques de l’université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) à Sydney ont montré comment des données peuvent être écrites sur un qubit – dans ce cas, un seul atome – de quatre manières différentes, en fonction de ce qui est nécessaire à chaque fois.

L’atome en question est un élément appelé antimoine, qui peut être implanté dans une puce de silicium où il remplace l’un des atomes de silicium. Cet atome lourd a été choisi parce que son noyau contient déjà huit états quantiques distincts qui peuvent être utilisés pour coder des données quantiques.

De plus, il possède un électron qui possède lui-même deux états quantiques, ce qui double le total offert par l’atome d’antimoine en le portant à 16 (chacun des huit états quantiques d’origine, jumelé à tour de rôle avec chacun des deux états quantiques de l’électron). Si vous deviez utiliser d’autres matériaux pour créer un ordinateur quantique avec 16 états, vous auriez besoin de quatre qubits couplés ensemble.

Mais la véritable percée de l’étude réside dans la manière dont l’équipe a pu manipuler les données sur l’atome, en utilisant quatre méthodes différentes. L’électron a pu être contrôlé à l’aide d’un champ magnétique oscillant. Une méthode de résonance magnétique, comme celle utilisée dans les appareils d’IRM, a permis de manipuler le spin du noyau de l’atome.

Un champ électrique pourrait également être utilisé pour contrôler le noyau. Enfin, une technique appelée « flip-flop qubits » permet de contrôler le noyau et l’électron en opposition l’un à l’autre, à l’aide d’un champ électrique.

Selon l’équipe, cette étude contribuera à rendre les ordinateurs quantiques plus « denses », en faisant entrer plus de qubits dans un espace plus restreint.

« Nous investissons dans une technologie plus difficile et plus lente, mais pour de très bonnes raisons, l’une d’entre elles étant l’extrême densité d’informations qu’elle sera capable de gérer », explique le professeur Andrea Morello, auteur principal de l’étude. « C’est bien beau d’avoir 25 millions d’atomes dans un millimètre carré, mais il faut les contrôler un par un. La possibilité d’utiliser des champs magnétiques, des champs électriques ou n’importe quelle combinaison d’entre eux nous offrira de nombreuses options pour développer le système ».

L’équipe prévoit ensuite d’utiliser ces atomes pour coder des qubits logiques, ce qui pourrait éventuellement ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques plus pratiques.

https://link.springer.com/article/10.1038/s41467-024-45368-y

https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/2024/02/four-different-ways-to-write-quantum-information-on-just-one-ato