Un nouveau piège pour de plus grands ordinateurs quantiques
Publié par Michel,
Source: NIST
Illustration: Signe Seidelin and John Chiaverini/NISTAutres langues:
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Le piège, décrit dans l'édition du 30 juin des Physical Review Letters, pourrait aider les scientifiques à surmonter ce qui est actuellement l'obstacle principal à l'élaboration d'un véritable ordinateur quantique: l'augmentation du nombre de composants et de processus qui ont été validés individuellement avec succès.
Images en fausses couleurs de 1, 2, 3, 6, et 12 ions de magnésium
chargés dans le piège plat du NIST.
En rouge, les zones de fluorescence la plus élevée, ou le centre des ions.
Plus le nombre d'ions chargés dans le piège est élevé,
plus ceux-ci se pressent étroitement les uns sur les autres,
jusqu'à ce que la chaîne de 12 ions s'effondre en une formation en zig-zag
Les ordinateurs quantiques sont destinés à exploiter les comportements peu communs des plus petites particules de matière et de lumière. Leur capacité théorique à exécuter un vaste nombre d'opérations simultanées donne le potentiel de résoudre certains problèmes, tels que le déchiffrage de codes ou la recherche dans des bases de données volumineuses, bien plus rapidement qu'au moyen des ordinateurs conventionnels.
Les ions (atomes électriquement chargés) sont des candidats prometteurs pour être utilisés comme bits quantiques (qubits) dans ce type d'ordinateurs. L'équipe du NIST a déjà démontré auparavant, à un niveau élémentaire, tous les blocs fonctionnels de base d'un ordinateur quantique, y compris des processus fondamentaux tels que la correction d'erreurs, et a également déjà proposé une architecture à grande échelle.
Le nouveau piège du NIST est la première trappe à ions fonctionnelle dans laquelle toutes les électrodes sont disposées sur une couche horizontale, une géométrie "monocouche" qui est beaucoup plus facile à fabriquer que celle des pièges à ions antérieurs qui comportaient deux ou trois couches d'électrodes. La nouvelle trappe, qui possède des électrodes d'or confinant les ions environ 40 microns au-dessus d'elles, a été construite en utilisant des techniques standards de micro fabrication.
Le piège à ions plat du NIST.
Des rayons laser sont utilisés pour créer des ions à partir
du métal en vapeur, puis pour les refroidir
Les scientifiques de NIST indiquent que leur dispositif à une seule couche peut enfermer des douzaines d'ions magnésiums sans que cela n'induise une élévation excessive de la température due aux fluctuations de tension d'électrode, ce qui est également un facteur important puisque cet échauffement limitait les perspectives des trappes antérieures.
Des pièges à l'échelle micrométrique sont souhaitables parce que plus la trappe est petite, plus le futur ordinateur sera rapide. Les travaux se poursuivent au NIST et dans d'autres laboratoires industriels pour élaborer des pièges à une seule couche aux structures plus complexes dans lesquelles au final, peut-être 10 à 15 ions pourraient être manipulés par des lasers pour effectuer les opérations logiques.