Quantique: une nouvelle planche de surf pour les électrons

Publié par Adrien le 11/09/2022 à 13:00
Source: CNRS
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Le fonctionnement d'un ordinateur quantique repose sur la transmission de l'information entre les "noeuds" du réseau au niveau desquels elle est traitée ou réacheminée. Ce transport peut être assuré par une navette embarquant des électrons uniques, à l'aide d'ondes sonores, tel un surfeur sur une vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les...) d'eau. Cette approche s'est révélée très efficace dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...), mais un défi majeur consistait à synchroniser le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) des électrons depuis différents noeuds quantiques.


Un électron surfant sur une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) sonore solitaire. Le nouveau transducteur (Un transducteur est un dispositif convertissant une grandeur physique en une autre.) "chirp (Un chirp (mot d'origine anglaise signifiant « gazouillis ») est par définition[1] un...)" (gris) génère une impulsion acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des...) (bleu) avec un seul emplacement pour piéger l'électron (rouge). Le transport à travers le canal (jaune) est extrêmement précis.
© Shunsuke Ota

Dans une étude parue le 7 septembre 2022 dans le journal Physical Review X, une équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) internationale, dirigée par un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...), a imaginé une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) sonore avec un seul creux dans lequel viennent se loger les électrons. Avec cette technique, il est désormais possible de synchroniser plusieurs noeuds quantiques avec une grande précision, car l'information étant localisée à un endroit fixe, elle est toujours délivrée au même timing. Cette onde unique a pu être créée grâce à un "transducteur" spécial, baptisé "chirp", qui est en mesure de la comprimer pour n'obtenir qu'un seul minimum, et donc un seul creux.

Les scientifiques ont démontré que le transport d'électrons atteint ainsi 99 % de précision. Ils soulignent que cette nouvelle technologie est analogue à celle des impulsions laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...), en utilisant le son plutôt que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...). A la manière des lasers, qui ont suscité de nouvelles applications dans de multiples domaines, les impulsions acoustiques devraient trouver des usages bien au-delà du domaine du traitement de l'information quantique.

Bibliographie:
Generation of a single-cycle acoustic pulse: A scalable solution for transport in single-electron circuits.
Junliang Wang, Shunsuke Ota, Hermann Edlbauer, Baptiste Jadot, Pierre-André Mortemousque, Aymeric Richard, Yuma Okazaki, Shuji Nakamura, Arne Ludwig, Andreas D. Wieck, Matias Urdampilleta, Tristan Meunier, Tetsuo Kodera, Nobu-Hisa Kaneko, Shintaro Takada et Christopher Bäuerle, Physical Review X, le 7 septembre 2022.
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