Des scientifiques de l’université de Melbourne ont élaboré le plus petit anneau de diamant du monde. L’anneau fait partie d’un dispositif destiné à produire et à détecter des photons uniques.
L’illustration (voir ci-dessous) de l’anneau a été présentée par Steven Prawer lors d’une session consacrée aux circuits basés sur les diamants artificiels qui s’est déroulée pendant la conférence de l’APS (American Physical Society) à la Nouvelle-Orléans.
Le plus petit anneau de diamant du monde
mesure 5 microns de large pour une épaisseur de 300 nanomètres.
Aucun diamant n'est serti : c’est l’anneau lui-même qui est en diamant.
Il a été réalisé par découpage d'une structure circulaire dans un diamant artificiel
Les qubits de diamant
Divers résultats intéressants pour l’informatique quantique ont été proposés lors de cette session. Mais d'abord : pourquoi le diamant ? Le diamant est un excellent conducteur de chaleur et un isolant électrique, et il semble qu’il puisse devenir également un conteneur efficace de qubits. Les Qubits sont un type spécial de bit. A la différence des bits traditionnels (pouvant prendre soit la valeur 0, soit la valeur 1) utilisés dans des calculateurs numériques courants, les qubits peuvent prendre simultanément la valeur 0 et 1. Ceci parce qu'un qubit se manifeste sous la forme d’un système quantique qui existe dans une superposition de deux états différents ; ce sont par exemple des photons qui présentent deux états de polarisation, ou des paires de Cooper qui peuvent résider de chaque côté d'une jonction de Josephson, ou encore le spin (Up et Down) d'un point quantique (quantum dot).
Une forme relativement récente de qubit utilise les deux orientations de spin d'un électron non apparié circulant autour d'une forme étrange de « molécule » au coeur d'un film de diamant artificiel. La molécule se compose d'un atome d'azote (présent en tant qu’impureté parmi les atomes de carbone) et d'un vide voisin, un endroit dans le cristal ne contenant aucun atome. Un des avantages d'utiliser ce centre coloré NV (nitrogen-vacancy) - ainsi appelé car la molécule, une fois excitée, réémet des photons un par un - réside dans le fait qu'il est facilement excité ou polarisé par une lumière laser ; il reste polarisé pendant au moins une milliseconde, à comparer aux quelques nanosecondes pour la plupart des électrons dans un semi-conducteur ; tout ceci se produisant à température ambiante.
L’électron placé simultanément dans chacun de ses deux états de spin devient ainsi un qubit à longue durée de vie. Au sein d’un réseau optique de plus grande envergure, ce qubit pourrait être « intriqué » avec d'autres qubits proches, créant ainsi une porte logique ou un processeur destiné à un futur ordinateur quantique.
