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Posté par Michel le Samedi 28/01/2012 à 00:00
Un nouveau regard sur l'électronique nanométrique
Des chercheurs du département de physique théorique de l’Université de Genève (UNIGE) et du QUEST (Centre for Quantum Engineering and Space-Time Research) de l’Université Leibniz à Hanovre ont réussi à observer avec une précision inégalée le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies...) d’un simple électron à travers une nanostructure semi-conductrice, un transistor quantique appelé aussi boîte quantique. Ces travaux, qui ont fait l’objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) d’une publication dans la revue Nature Communications, contribuent non seulement à préciser certains comportements étranges observés dans le monde (Le mot monde peut désigner :) de l’infiniment petit, comme l’effet tunnel (L'effet tunnel désigne la propriété que possède un objet quantique de franchir une barrière de potentiel,...), mais également à ouvrir de nouvelles voies vers la mise au point (Graphie) d’un ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états quantiques. De...).

Le transistor joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert...) le rôle d’interrupteur (Un interrupteur (dérivé de rupture) est un dispositif ou organe, physique ou virtuel, permettant d'interrompre ou d'autoriser le passage d'un flux. Il ne faut pas confondre...) pour des circuits logiques, constituant ainsi l’élément de base de l’électronique. Un simple ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant...) en contient aujourd’hui plus d’un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et...) et tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre...) de la planète, ce ne sont pas moins de dix milliards de transistors qui sont produits à chaque seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde...).

Les chercheurs de l’UNIGE et de l’Université de Leibniz à Hanovre ont découvert de nouveaux aspects liés au comportement quantique d’un transistor qui fonctionne avec un seul électron, ce que les spécialistes appellent une boîte quantique ou quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus...) dot.

Les boîtes quantiques sont des nanostructures qui peuvent être réalisées expérimentalement grâce à des technologies de pointe. Elles contiennent tout au plus quelques électrons et se comportent à de nombreux égards comme un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie...) et, comme tel, elles sont régulièrement sujettes à l’effet tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels par leur mode de construction les...). Cette bizarrerie du monde quantique permet à une particule de traverser une barrière énergétique qui se dresse devant elle, un peu à la façon d’un fantôme qui le ferait avec un mur (Un mur est une structure solide qui sépare ou délimite deux espaces.). Ainsi, un électron peut quitter ou entrer dans une boîte quantique. «Ces allers-retours créent deux valeurs possibles pour l’ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) du système, ce qui lui permet de se comporter comme un transistor classique», explique Christian Flindt, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) à l’UNIGE.

Dans cette expérience, les chercheurs ont mesuré le courant électrique qui traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et...) une boîte quantique. Ils ont enregistré les passages de chaque électron afin de déterminer de façon précise, presque image par image, toutes les étapes de ces passages. Les scientifiques ont, par exemple, réussi à mesurer de minuscules fluctuations dans le courant électrique dans ces transistors à un seul électron ainsi que les corrélations qui existent entre les différents électrons qui subissent l’effet tunnel.

Les chercheurs d’Hanovre et de Genève ont été capables de réaliser ces mesures avec une précision inédite et ainsi de collecter des informations précieuses sur ces phénomènes quantiques. Ces découvertes ne sont pas seulement importantes pour les sciences fondamentales, elles pourraient également mener à des applications pratiques, notamment dans les domaines du cryptage (En cryptographie, le chiffrement (parfois appelé à tort cryptage) est le procédé grâce auquel on peut rendre la compréhension d'un document impossible à...) de données et de la réalisation d’un ordinateur quantique utilisant des transistors à un seul électron, promesse d’une grande vitesse (On distingue :) de calcul.

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Source: UNIGE - Université de Genève
Illustration: Wikipedia