Construction d'une pile quantique prédite par la théorie
On dirait "Star Trek", mais elle vient d'être construite : la pile à phase quantique. Elle est destinée à manipuler les qubits dans les ordinateurs quantiques supraconducteurs.
En juin, des experts espagnols et italiens ont présenté un composant qui n'avait été prédit que théoriquement jusqu'à présent - et qui pourrait être crucial pour les futurs ordinateurs quantiques. Il crée une différence de phase permanente entre deux points d'un circuit supraconducteur, de la même manière qu'une pile classique crée une tension dans un circuit normal. La pile à phase quantique pourrait jouer un rôle similaire pour certaines technologies quantiques, tout comme un circuit classique ne fait que des choses lorsqu'il y a une tension.
Une équipe dirigée par Francesco Giazotto de l'Entreprise nationale pour les nanoSciences et les nanoTechnologies (NEST) à Pise vient de réaliser la technique prédite théoriquement dès 2014. Comme le rapporte l'équipe dans "Nature Nanotechnology", la pile est constituée d'un nanofil d'arséniure d'indium (InAs) semi-conducteur connecté à des contacts supraconducteurs. La modification de la fonction d'onde qui en résulte est basée sur l'effet Josephson anormal. Les spins et les champs magnétiques agissent sur le courant supraconducteur et produisent le déphasage.
La prochaine étape : les portes quantiques
Pour les technologies quantiques basées sur la cohérence de phase, un tel déphasage contrôlé est un élément crucial. Notamment pour les ordinateurs quantiques utilisant des circuits supraconducteurs. Leurs supports d'information, les qubits, peuvent non seulement être commutés individuellement dans différents états par de telles différences de phase, mais aussi être réunis en portes quantiques, comme l'ont montré deux physiciens dès 2010.
Ces portes quantiques correspondent aux portes logiques des ordinateurs classiques. Elles génèrent des signaux de sortie à partir de signaux d'entrée selon certaines règles et effectuent ainsi des opérations logiques de base. Sans cette capacité, pas d'ordinateur. Cependant, d'autres applications sont envisagées pour ces techniques, comme les circuits supraconducteurs permettant de réaliser des mesures de champ magnétique extrêmement sensibles. L'équipe de Giazotto veut maintenant améliorer le composant afin que le déphasage soit réglable de manière ciblée et que la pile puisse être intégrée facilement dans les circuits.
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