Des cinq titres anglais que je vous proposés hier quatre concernent des développements technologiques et un seul la physique fondamentale : Electrons surf between qubits…..Bien entendu c’est celui-là que j’ai gardé pour vous en proposer une traduction correcte et un commentaire !
Et mes lecteurs les plus assidus trouveront ce choix normal puisque je vous ai présenté tout dernièrement déjà plusieurs articles sur l’intrication ,la décohérence et la non –localité quantique partielle…pourquoi ne pas approfondir le même sujet de temps en temps ?
Voici donc ma traduction :
Deux groupes indépendants de physiciens ont franchi une étape importante vers la création d'un ordinateur quantique « pratique » en montrant comment transférer un électron unique sur des distances relativement éloignées entre des points quantiques. Les deux procédures impliquent l'utilisation d’ondes sonores sur la surface d'un matériau pour propulser des électrons entre les points quantiques – lesquels sont des morceaux de semi-conducteurs de taille sub-micron. Les 2 équipes sont convaincues qu'elles seront bientôt en mesure de démontrer que les électrons arrivent à destination avec leur information quantique restée intacte, ce qui rendrait le système viable en tant que " bus de données quantiques " pour un ordinateur de type quantique.
Les ordinateurs quantiques, qui exploiteraient des phénomènes purement quantiques comme la superposition d’états et l'intrication, devraient en principe être capables de surpasser les ordinateurs classiques dans certaines tâches. Mais la construction d'un ordinateur quantique « pratique » reste pour l’heure un défi parce que les entités physiques qui stockent et transfèrent les bits quantiques (qubits) de l'information sont délicates à mettre en œuvre et sont facilement détruites.
L'avantage d'utiliser des points quantiques comme qubits est qu'ils peuvent contenir zéro, un ou deux électrons, et ainsi définir «l'état logique" des données qubit. Par ailleurs, deux électrons sur un tel point sont intriqués - condition qui persiste même si l’un des électrons est soigneusement prélevé et transporté à une certaine distance. Ce processus, qui est connu comme «téléportation quantique», peut jouer un rôle important dans les ordinateurs quantiques.
Eviter la décohérence
Si les physiciens peuvent transférer de manière sécurisée un seul de ces électrons preleves a courtes distances entre des points quantiques adjacents, en revanche le déplacer autour d'un circuit intégré contenant des centaines ou des milliers de qubits reste un défi important. Le problème est qu un tel électron « se promenant »dans un métal ou un semi-conducteur traverse une vaste «mer» remplie d'autres électrons qui pourraient détruire l’intrication. Une façon d'éviter cette "décohérence" consiste essentiellement à drainer cette mer d'électrons hors de canaux appropriés dans le circuit - rendant ces derniers effectivement isolants. Le défi est alors de savoir comment ensuite donner assez d’énergie a un tel électron pour l'envoyer « voler » à travers le canal sans subir une décohérence.
A l’heure actuelle Tristan Meunier et ses collègues de l'Institut Néel à Grenoble,de l'Université de Tokyo et de l'Université de Bochum en Allemagne - et, indépendamment, Rob McNeil et ses collègues de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni - ont imaginé un moyen pour délivrer a l’électron un tel « coup de pied au c.. de secours»( !). Les deux équipes utilisent des dispositifs semi-conducteurs fabriqués similairement, chacun comprenant deux points quantiques séparés par plusieurs microns. Dans les deux cas les points sont reliés par un étroit canal de semi-conducteurs entre deux électrodes.
Une SAW présente un grand potentiel pour les électrons en mouvement
Pour évacuer le canal de tous ses électrons de conduction, les deux équipes ont appliqué une tension négative aux deux électrodes. Quant au coup de pied, il est fourni par un actionneur piézo-électrique qui injecte une onde acoustique de surface (SAW est l’acronyme anglais ) d'impulsion le long du canal. Une SAW est une onde sonore qui se déplace sur la surface d'un matériau, où elle oblige les ions positifs dans le canal à osciller. Il en résulte un domaine en évolution électrique et qui pousse l'électron vers l'avant.
Le transfert est extrêmement rapide
Meunier et ses collègues ont utilisé un actionneur piézo-électrique, qui a été capable de faire parcourir a un électron entre deux points quantiques une distance de 3 microns en seulement 1 nanoseconde . Cela est beaucoup plus rapide que les plusieurs microsecondes qu'il faut pour que la décohérence puisse détruire un qubit, résultat qui est indispensable pour la réalisation d’un ordinateur quantique pratique, selon Meunier. Pendant ce temps, à Cambridge, McNeil et ses collègues ont utilisé deux actionneurs piézoélectriques opposés pour faire rebondir un électron en va-et-vient entre des points quantiques séparés par 4 um. En effet, McNeil a déclaré qu'ils étaient en mesure de le faire jusqu'à 60 fois, ce qui signifie que l'électron a parcouru un total de 0,25 mm.
Les deux expériences ont été réalisées à température extrêmement basse, ce qui signifie qu'il y a peu de chances de voir des ondes sonores aléatoires( parasites) dans le canal et qui causeraient la décohérence. L'onde SAW elle-même est cohérente et ne devrait pas détruire l'intrication, selon McNeil. Toutefois, aucune des deux équipes n’ a confirmé que l'électron ne souffrait pas de la décohérence sur son parcours – et c’est quelque chose que les deux laboratoires étudient actuellement.
Le travail des deux équipes est décrit dans deux documents distincts dans la revue Nature.
A propos de l'auteur
Hamish Johnston est l'éditeur du physics world.
Mon commentaire sera court ;
- Le chemin à l’ordinateur quantique emprunte plusieurs voies concurrentes car peut -être commercialement intéressantes
- En revanche vous pouvez toujours rêver a votre téléportation quantique ;le pouvoir de l’imaginaire humain est grand mais la technologie fait comme l’intendance , elle suit comme elle peut !
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