Des physiciens découvrent le “chaînon manquant” qui pourrait fournir une technologie Internet quantique

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

Comme nous l’avons vu dans des recherches récentes, le matériau en silicium dont sont faits nos composants informatiques classiques existants a également montré un potentiel de dysfonctionnement des bits quantiques.

Ces bits quantiques – ou qubits – sont essentiels aux performances de l’informatique quantique de niveau supérieur, et ils se présentent sous une variété de types.

Les qubits de silicium sont un type que les physiciens ont réussi à rendre plus avancés et plus stables au fil du temps, mais il y a aussi la question de les relier à grande échelle. Ce que la nouvelle recherche montre, c’est que certains défauts du silicium – connus sous le nom de centres T – peuvent agir comme des liens photoniques (ou basés sur la lumière) entre les qubits.

“Un émetteur comme le centre T qui combine des qubits de spin hautes performances et la génération de photons optiques est idéal pour créer des ordinateurs quantiques évolutifs et distribués”, déclare la physicienne quantique Stephanie Simmons de l’Université Simon Fraser au Canada.

“Ils peuvent gérer le traitement et les communications ensemble, plutôt que d’avoir à interfacer deux technologies quantiques différentes, l’une pour le traitement et l’autre pour les communications.”

En d’autres termes, c’est un système plus efficace et probablement plus facile à construire. Les chercheurs rapportent que c’est la première fois que ce type d’activité de particules quantiques est observé optiquement dans le silicium – une preuve supplémentaire qu’il s’agit d’une voie à suivre 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 simplifierait le déploiement de la technologie Internet quantique.

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

“Lorsque votre qubit de silicium peut communiquer en émettant des photons (lumière) dans la même bande utilisée dans les centres de données et les réseaux de fibre, vous bénéficiez des 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 avait un petit nombre de centres T qui pouvaient être adressés et contrôlés individuellement.

Il y a encore beaucoup de travail à faire – les qubits doivent être rendus plus fiables et plus précis afin qu’ils puissent être correctement utilisés – mais cette recherche nous rapproche un peu plus d’un futur informatique quantique.

Si cet avenir peut être basé sur le silicium, nous avons déjà des années d’expertise en fabrication et d’équipements sur lesquels faire appel, ce qui signifie à son tour une transition plus fluide vers l’informatique quantique à grande échelle.

“En trouvant un moyen de créer des processeurs informatiques quantiques en silicium, vous pouvez 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”, déclare Simmons.

La recherche a été publiée dans La nature

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