Des scientifiques découvrent un moyen de faire durer les états quantiques 10 000 fois plus longtemps
Des scientifiques annoncent avoir découvert un moyen de faire durer les états quantiques 10 000 fois plus longtemps qu'auparavant
ce qui pourrait révolutionner la communication, l’informatique, etc.
À l’instar de l’intelligence artificielle (IA), les systèmes informatiques quantiques sont aussi considérés comme l’une des prochaines révolutions technologiques et les travaux dans ce sens vont grandissant. Au cours de la semaine dernière, une équipe de scientifiques de la "Pritzker School of Molecular Engineering" de l’université de Chicago a publié une étude dans laquelle elle annonce avoir trouvé un moyen lui permettant de faire durer les états quantiques environ 10 000 fois plus longtemps qu'auparavant, ce qui pourrait révolutionner la communication, l’informatique, etc.
Pour rappel, un ordinateur quantique utilise les propriétés quantiques de la matière, telles que la superposition et l’intrication afin d’effectuer des opérations sur des données. Les ordinateurs quantiques fonctionnent sur des bits quantiques ou qubits qu’on considère comme l’unité d’information quantique, ce qu’est le bit pour l’ordinateur classique. L’état quantique des qubits peut avoir plusieurs valeurs. En théorie, les performances de calcul d’un ordinateur quantique croient de façon exponentielle à mesure que le nombre de qubits pouvant être manipulés croît.
Toutefois, il y a encore des défis fondamentaux à relever en matière d'ingénierie : les états quantiques ont besoin d'un espace extrêmement silencieux et stable pour fonctionner, car ils sont facilement perturbés par le bruit de fond provenant des changements de température, des champs électromagnétiques parasites ou des vibrations. Les scientifiques essaient alors de trouver des moyens permettant de maintenir le système cohérent le plus longtemps possible. L’une des méthodes les plus courantes consiste à isoler physiquement le système de l'environnement bruyant.
Cependant, cela peut être difficile et complexe. Une autre technique consiste à rendre tous les matériaux aussi purs que possible, ce qui peut être coûteux. Les scientifiques de l’université de Chicago y sont peut-être parvenus, mais cette fois-ci, en adoptant une nouvelle approche. Ils ont annoncé la découverte d’une modification simple qui permet aux systèmes quantiques de rester opérationnels, ou cohérents, environ 10 000 fois plus longtemps qu'auparavant. Ceci devrait ouvrir la voie à d’autres usages des ordinateurs quantiques et faire avancer la recherche.
Bien qu’ils aient testé leur technique sur une classe particulière de systèmes quantiques appelée qubits à l'état solide, les chercheurs pensent qu'elle devrait être applicable à d’autres types de systèmes quantiques. « Cette percée jette les bases de nouvelles voies passionnantes de recherche dans le domaine de la science quantique », a déclaré l'auteur principal de l'étude, David Awschalom, professeur en ingénierie moléculaire de la Liew Family, scientifique principal à l'Argonne National Laboratory et directeur du Chicago Quantum Exchange.
« L'applicabilité étendue de cette découverte, associée à une mise en œuvre remarquablement simple, permet à cette solide cohérence d'avoir un impact sur de nombreux aspects de l'ingénierie quantique. Elle offre de nouvelles opportunités de recherche qui étaient auparavant considérées comme peu pratiques », a-t-il ajouté. Un autre chercheur ayant participé à l’étude, Kevin Miao, a déclaré que : « avec cette approche, nous n'essayons pas d'éliminer le bruit dans l'environnement ; au contraire, nous trompons le système en lui faisant croire qu'il ne ressent pas le bruit ».
Pour y parvenir, en plus des impulsions électromagnétiques utilisées d’habitude pour contrôler les systèmes quantiques, l’équipe a appliqué un autre champ magnétique alternatif continu. En le réglant avec précision, les scientifiques ont pu faire tourner rapidement les spins électroniques et permettre au système de désaccorder le reste du bruit. « Pour se faire une idée du principe, c'est comme s'asseoir sur un manège avec des gens qui crient tout autour de vous. Lorsque le manège est immobile, vous pouvez les entendre parfaitement, mais si vous tournez rapidement, le bruit se fond dans le décor », a expliqué Miao.
Cette petite modification a permis au système de rester cohérent jusqu'à 22 millisecondes, soit quatre ordres de grandeur de plus que sans la modification. Aussi, cela dure bien plus longtemps que tout système de rotation électronique précédemment signalé. À titre de comparaison, un clignement d'œil dure environ 350 millisecondes. Le système est capable d'éliminer presque complètement certaines formes de fluctuations de température, de vibrations physiques et de bruit électromagnétique, qui détruisent généralement la cohérence quantique.
« Il y a beaucoup de candidats pour la technologie quantique qui ont été écartés, car ils ne pouvaient pas maintenir la cohérence quantique pendant de longues périodes. À présent que nous connaissons cette façon d'améliorer massivement la cohérence, ils pourraient être réévalués », a déclaré Miao. « Le meilleur, c'est que c'est incroyablement facile à faire. La science derrière est complexe, mais la logistique pour ajouter un champ magnétique alternatif est très simple », a-t-il ajouté.
Source : Phys.org
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