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Les ingénieurs découvrent un mystère quantique vieux de 58 ans par hasard

Les ingénieurs découvrent un mystère quantique vieux de 58 ans par hasard

Une impression d'artiste sur la façon dont une électrode à l'échelle nanométrique est utilisée pour contrôler localement l'état quantique d'un seul noyau à l'intérieur d'une puce de silicium.Tony Melov / UNSW

Certaines percées scientifiques se produisent par pur hasard, ce qui est exactement ce qui est arrivé aux ingénieurs de l'Université de New South Wales Sydney (UNSW) en Australie lorsqu'ils ont débloqué un mystère quantique datant de 1961.

Leur percée pourrait avoir un impact potentiellement énorme sur le développement des ordinateurs quantiques et des capteurs. Leur découverte bouscule le paradigme de la résonance magnétique nucléaire - quelque chose qui est largement utilisé dans les disciplines de la médecine, des mines et de la chimie.

Leur étude a été publiée dans la revue La nature mercredi.

La théorie a été suggérée pour la première fois en 1961 et n'avait pas été relancée jusqu'à présent

Le puzzle d'ingénierie vieux de 58 ans est enfin terminé. Grâce à l'équipe de chercheurs de l'UNSW, contrôler le noyau d'un seul atome à l'aide de champs électriques est désormais possible et compris.

"Cette découverte signifie que nous avons maintenant une voie pour construire des ordinateurs quantiques utilisant des spins à un seul atome sans avoir besoin de champ magnétique oscillant pour leur fonctionnement", a déclaré Andrea Morello, professeur scientifique en génie quantique de l'UNSW.

Leur découverte a des conséquences considérables. Désormais, contrôler un seul atome placé dans un appareil nanoélectronique sera beaucoup plus facile que jamais et aura un impact significatif sur certains domaines.

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«La résonance magnétique nucléaire est l'une des techniques les plus répandues en physique moderne, en chimie et même en médecine ou en exploitation minière», a expliqué Morello. "Les médecins l'utilisent pour voir l'intérieur du corps d'un patient en détail tandis que les sociétés minières l'utilisent pour analyser des échantillons de roche. Tout cela fonctionne extrêmement bien, mais pour certaines applications, la nécessité d'utiliser des champs magnétiques pour contrôler et détecter les noyaux peut être un inconvénient. . "

Ce qui est encore plus excitant, c'est que le professeur Morello et son équipe sont tombés sur leur découverte par pur hasard.

Il a dit: "Nous avons" redécouvert "cet effet par accident complet - il ne m'est jamais venu à l'esprit de le chercher. L'ensemble du domaine de la résonance électrique nucléaire est presque en sommeil depuis plus d'un demi-siècle, après les premières tentatives pour le démontrer s'est avéré trop difficile. "

La première fois que le contrôle des spins nucléaires avec des champs magnétiques a été mentionné, c'était en 1961, par le lauréat du prix Nobel pionnier, Nicolaas Bloembergen.

Morello a expliqué en détail l'impact de leur découverte sur l'avenir: "Ce résultat marquant ouvrira un trésor de découvertes et d'applications. Le système que nous avons créé est suffisamment complexe pour étudier comment le monde classique que nous vivons chaque jour émerge du royaume quantique. . "

Il a poursuivi: "De plus, nous pouvons utiliser sa complexité quantique pour construire des capteurs de champs électromagnétiques avec une sensibilité considérablement améliorée. Et tout cela, dans un simple dispositif électronique en silicium, contrôlé avec de petites tensions appliquées à une électrode métallique."


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