La physique

Des scientifiques découvrent une nouvelle façon de faire fonctionner l'informatique quantique à température ambiante

Des scientifiques découvrent une nouvelle façon de faire fonctionner l'informatique quantique à température ambiante

L'informatique quantique a longtemps été saluée comme l'avenir de l'informatique, peut-être comme l'avenir de la technologie. Cela dit, concevoir un ordinateur quantique qui fonctionne dans des conditions normales d'utilisation n'est pas une tâche facile pour les chercheurs.

L'un des plus grands obstacles auxquels les chercheurs en informatique quantique ont dû travailler est de gérer la température à laquelle ces appareils doivent fonctionner. Historiquement, les ordinateurs quantiques ne fonctionnaient qu'à des températures de laboratoire extrêmement basses. Vers-460 degrés Fahrenheit, les ordinateurs quantiques trouvent leur température de fonctionnement optimale. Comme on peut le deviner, ce n'est pas une température facilement réalisable pour n'importe quelle pièce.

Cela dit, les chercheurs viennent de découvrir un nouveau moyen permettant aux ordinateurs quantiques de fonctionner à température ambiante. Cela pourrait réduire considérablement les coûts et réduire la barrière à l'entrée dans la création d'un dispositif quantique.

La création d'un ordinateur quantique qui fonctionne dans des conditions thermiques standard rapproche les chercheurs de la mise à l'échelle de l'informatique quantique pour une variété d'utilisations à forte demande.

Comprendre ce que les chercheurs ont découvert

La plupart des qubits, qui sont les particules quantiques centrales à la fonction des ordinateurs quantiques, ne fonctionnent que sur des matériaux supraconducteurs. Les supraconducteurs fonctionnent mieux à des températures extrêmement basses. Afin de contourner cela, les chercheurs se sont penchés sur l'utilisation de défauts dans le carbure de silicium pour maintenir les qubits à leur place respective. Ce n'est pas seulement plus simple, mais cela rend également les machines beaucoup plus rentables.

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Le carbure de silicium, ou SiC, n'est pas nouveau dans le monde de l'informatique quantique. Il a été exploré comme un détenteur potentiel de qubits pour les ordinateurs quantiques depuis un certain temps maintenant. Cependant, ce n'est que lorsque des chercheurs de l'Université de Linköping en Suède ont découvert que le pourrait légèrement modifier les propriétés structurelles du carbure de silicium pour lui permettre de tenir parfaitement les qubits.

Dans leur article publié dans Nature, ils ont ceci à dire à propos de leurs recherches révolutionnaires.

«Nous identifions une voie autour de ces inconvénients en montrant qu'un puits quantique conçu peut stabiliser l'état de charge d'un qubit. En utilisant la théorie fonctionnelle de la densité et des études expérimentales de diffraction des rayons X synchrotron, nous construisons un modèle pour les centres de défauts ponctuels précédemment non attribués dans le silicium. carbure en tant que divacance axiale de défaut quasi-empilable et montrer comment ce modèle explique la robustesse de ces défauts contre la photoionisation et la stabilité à la température ambiante. "

Essentiellement, les chercheurs apportent des modifications au niveau de l'atome au carbure de silicium pour s'assurer qu'ils sont capables de maintenir les qubits en place. Ils créent des défauts de la taille d'un atome dans le matériau dans lequel ils peuvent contenir un qubit.

Igor Abrikosov, professeur, conseiller scientifique du laboratoire de modélisation et de développement des matériaux chez NUST MISIS, chef de la division de physique théorique au département de physique, chimie et biologie de l'Université de Linköping, l'a expliqué ainsi:

«Pour créer un qubit, un défaut ponctuel dans un réseau cristallin est excité à l'aide d'un laser, et lorsqu'un photon est émis, ce défaut commence à luminescent. Il a été précédemment prouvé que six pics sont observés dans la luminescence du SiC, nommés de PL1 à PL6, respectivement. Nous avons découvert que cela était dû à un défaut spécifique, où une seule couche atomique «déplacée», appelée faille d'empilement, apparaît à proximité de deux positions vacantes dans le réseau "

En 2019, les chercheurs ont également expérimenté les modifications de type au niveau de l'atome, mais dans le cas précédent, ils travaillaient avec des diamants. L'avantage d'utiliser du carbure de silicium est qu'il est nettement moins cher que d'utiliser du diamant.

Des chercheurs de @yokohama_saigai ont créé et manipulé des qubits de spin géométrique dans des centres Diamond NV à température ambiante et champ magnétique nul. Ils démontrent des mémoires quantiques à longue durée de vie à travers des portes holonomiques universelles pour les répéteurs quantiques.https: //t.co/jB14QE3TZq

- Austin Bradley (@AustinToMars) 13 août 2018

En théorie, tout cela devrait fonctionner, mais comme beaucoup de choses dans le monde quantique, tester les théories des chercheurs est plus difficile que vous ne le pensez.

Ce qui attend les chercheurs

Les concepts et les mathématiques derrière l'utilisation du carbure de silicium pour maintenir les qubits à température ambiante sont vérifiés, mais les chercheurs ont encore un certain nombre d'obstacles pratiques sur leur chemin.

Ils doivent développer un processus qui leur permettra de placer stratégiquement les défauts du SiC exactement là où ils en ont besoin. L'équipe de recherche doit essentiellement développer ses propres processus pour ce faire, ce qui prendra un certain temps, selon l'équipe.

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En fin de compte, les découvertes faites par l'équipe de l'Université de Linköping en sont encore à leurs débuts pour démontrer leur efficacité pratique. Cependant, tout semble prometteur et bientôt, les scientifiques quantiques pourraient avoir un moyen beaucoup plus simple de développer la structure de base des ordinateurs quantiques.


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