Des physiciens trouvent le « chaînon manquant » qui pourrait fournir la technologie de l’internet quantique

Avant que les ordinateurs et les réseaux quantiques puissent réaliser leur énorme potentiel, les scientifiques ont plusieurs problèmes difficiles à surmonter – mais une nouvelle étude présente une solution potentielle à l’un de ces problèmes.

Rendu d’un qubit à centre T unique (en orange) dans un réseau de silicium. (Photonic)

Comme nous l’avons vu dans des recherches récentes, le matériau en silicium dont sont faits nos composants informatiques classiques actuels présente un potentiel pour le stockage de bits quantiques également.

Ces bits quantiques – ou qubits – sont la clé des performances de l’informatique quantique de demain, et il en existe plusieurs types.

Les qubits en silicium sont l’un des types de qubits que les physiciens ont réussi à perfectionner et à rendre plus stables au fil du temps, mais il reste à les relier entre eux à grande échelle. La nouvelle recherche montre que certains défauts du silicium – appelés centres T – peuvent servir de liens photoniques (ou basés sur la lumière) entre les qubits.

“Un émetteur comme le centre T qui combine des qubits de spin à haute performance et la génération de photons optiques est idéal pour réaliser des ordinateurs quantiques distribués et évolutifs”, explique la physicienne quantique Stephanie Simmons de l’université Simon Fraser au Canada.

“Ils peuvent gérer le traitement et les communications ensemble, plutôt que de devoir interfacer deux technologies quantiques différentes, une pour le traitement et une pour les communications.”

En d’autres termes, il s’agit d’un système plus efficace et probablement plus facile à construire. Les chercheurs signalent que c’est la première fois que ce type d’activité de particules quantiques a été observé optiquement dans du silicium – une preuve supplémentaire qu’il s’agit d’une voie viable.

Il y a aussi un autre avantage : Les centres T émettent de la lumière à la même longueur d’onde que celle utilisée par les réseaux actuels de communications par fibre et d’équipements de télécommunications. Cela faciliterait le déploiement de la technologie de l’internet quantique.

“Avec les centres T, vous pouvez construire des processeurs quantiques qui communiquent de manière inhérente avec d’autres processeurs”, explique Mme Simmons.

“Lorsque votre qubit en silicium peut communiquer en émettant des photons (lumière) dans la même bande utilisée dans les centres de données et les réseaux de fibres optiques, vous obtenez ces mêmes avantages pour connecter les millions de qubits nécessaires à l’informatique quantique.”

Les chercheurs ont produit des dizaines de milliers de petits “micropucks” sur des plaquettes de silicium, en utilisant des techniques de microscopie spéciales pour confirmer que chacun de ces minuscules dispositifs possédait un petit nombre de centres T qui pouvaient être adressés et contrôlés individuellement.

Il reste encore beaucoup de travail à faire – les qubits doivent être rendus plus fiables et plus précis pour pouvoir être utilisés correctement – mais cette recherche nous rapproche encore un peu plus de l’avenir de l’informatique quantique.

Si cet avenir peut être basé sur le silicium, nous disposons déjà d’années d’expertise et d’équipements de fabrication sur lesquels nous pouvons compter, ce qui signifie que la transition vers l’informatique quantique à grande échelle se fera plus facilement.

“En trouvant un moyen de créer des processeurs d’informatique quantique en silicium, on peut tirer parti de toutes les années de développement, de connaissances et d’infrastructures utilisées pour fabriquer des ordinateurs conventionnels, plutôt que de créer une toute nouvelle industrie pour la fabrication quantique”, explique Mme Simmons.

Les travaux de recherche ont été publiés dans la revue Nature.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche