Les scientifiques relient les quubits de silicium sur des distances (relativement) énormes

Les scientifiques ont lié deux bits quantiques de silicium avec des photons sur une distance relativement grande. La nouvelle avancée pourrait finir par être un moment décisif pour une architecture de processeur informatique quantique moins connue, rapprochant l'ordinateur quantique du silicium de la réalité.

Les ordinateurs quantiques représentent une technologie informatique naissante qui pourrait un jour effectuer certains calculs comme la modélisation du comportement des molécules plus rapidement qu'un ordinateur ordinaire. Les ordinateurs quantiques les plus populaires sont construits à partir de fils supraconducteurs maintenus à des températures extrêmement froides ou d'atomes dans un piège à laser. Mais d'autres scientifiques développent des dispositifs fabriqués à partir d'autres matériaux, comme semi-conducteurs.

Une fois arrivés à maturité, les avantages des ordinateurs quantiques par rapport aux ordinateurs classiques proviendront de leur architecture. Contrairement aux ordinateurs classiques qui calculent en résumant les problèmes en bits à deux états qui communiquent via les règles de la logique, le composant de base des ordinateurs quantiques est un bit ou qubit quantique. Les Qubits sont des atomes hautement contrôlés ou des atomes artificiels qui prennent deux états comme les bits mais interagissent avec les règles mathématiques plus riches de la mécanique quantique. Les deux architectures qubit les plus populaires aujourd'hui sont les transmon qubit, un circuit supraconducteur qui représente les états qubit basés sur différentes énergies d'un courant oscillant, et le qubit d'ions piégés, où les lasers manipulent les états atomiques des ions dans un réseau.

Mais un qubit "spin" basé sur un semi-conducteur représente à la place des informations basées sur les états de spin des électrons piégés dans un semi-conducteur au silicium où les états de spin des électrons sont analogues à une barre magnétique pointant vers le haut ou vers le bas. Frapper les électrons avec des micro-ondes manipule ces états. Ces dispositifs ont quelques avantages présumés – principalement, le fait que le silicium est déjà un matériau populaire en informatique, donc fabriquer un ordinateur quantique au silicium pourrait être moins cher. Et un ordinateur quantique de spin pourrait être capable de fonctionner à des températures plus élevées que les ordinateurs quantiques supraconducteurs, qui nécessitent un environnement cryogénique.

Gizmodo signalé en 2018 que les chercheurs travaillant avec Intel avaient testé et exécuté avec succès des algorithmes sur un dispositif qubit à deux tours. Le document de 2018 préfigure ce que les chercheurs ont réalisé dans leur nouvelle recherche, publié dans Nature: ils ont obtenu deux qubits de spin pour interagir les uns avec les autres sur quatre millimètres, une distance relativement longue par rapport aux micropuces, en échangeant des photons à travers une petite cavité.

Cette expérience de preuve de principe réalise un autre avantage important des ordinateurs quantiques au silicium: les qubits de spin n'ont pas seulement à parler à leurs voisins – une limitation de certains qubits supraconducteurs – mais peuvent plutôt interagir avec des qubits de l'autre côté de la puce électronique.

«Il ajoute une flexibilité substantielle dans la façon de câbler ces qubits et comment les disposer géométriquement dans les futures« micropuces quantiques »à base de silicium», a déclaré Thaddeus Ladd, scientifique principal aux Laboratoires HRL et collaborateur du projet, dans un article de Princeton. communiqué de presse. Jelena Vuckovic, professeur de génie électrique à l'Université de Stanford non impliqué dans l'étude, a déclaré que c'était une "étape importante" pour cette technologie dans la même version. Mais il reste du travail à l'horizon avant que cette recherche ne soit utile.

"À l'avenir, il sera très excitant de voir si ces résultats conduisent à des interactions cohérentes et au transfert d'informations quantiques entre des qubits de spin distants", John Nichol, professeur de physique à l'Université de Rochester pas impliqué dans l'étude qui fonctionne sur spin qubits, a déclaré Gizmodo dans un e-mail.

Malgré leur promesse, les qubits de spin sont toujours à la traîne des qubits supraconducteurs et des ions piégés dans leur développement et leur adoption. Mais avec plus de progrès comme ceux-ci, nous pourrions les voir bientôt croître en utilisation et en popularité.