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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Information quantique : les terres rares ont la vie longue !

Les systèmes nanométriques contrôlés par la lumière apportent des fonctionnalités clés aux technologies quantiques de communication, de calcul et de détection. Un défi majeur reste cependant d’étendre le temps pendant lequel ces systèmes peuvent être utilisés. Des chercheurs de l'Institut de recherche de chimie Paris (CNRS/Université PSL/Chimie ParisTech) ont montré que les états quantiques de certaines terres rares insérées dans des nanoparticules peuvent être contrôlés optiquement et atteindre des durées de vie de plusieurs millisecondes à basse température. Cette possibilité remarquable pour un nanomatériau pourrait permettre de concevoir de nouvelles interfaces pour les technologies quantiques. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Communications.

 

Améliorer nos ordinateurs ou nos moyens de communication passe aujourd’hui par les technologies quantiques. Les cristaux dopés par certains métaux appelés « terres rares » sont des candidats très prometteurs pour ces technologies car on peut maîtriser tant leurs propriétés optiques que de spin (une propriété magnétique interne des particules capables de porter l'information quantique). Utile pour contrôler facilement, grâce à la lumière, un ordinateur quantique basé sur les spins ! Or, pour des ordinateurs quantiques encore plus puissants, il serait intéressant d’utiliser plutôt des cristaux de taille nanométrique, dans lesquels les états quantiques de spin avaient cependant jusque-là une faible durée de vie. Des chercheurs de l'Institut de recherche de chimie Paris (CNRS/Université PSL/Chimie ParisTech) ont mesuré pour la première fois des états de spin dans des nanoparticules dopées par une terre rare, l'europium. Ils ont obtenu des durées de vie de plusieurs millisecondes, sous un faible champ magnétique et à basse température (-268 °C). Des valeurs record, proches des performances des cristaux massifs, qui permettent d’envisager des interfaces spin-lumière de taille nanométrique.

Ces résultats ont été obtenus dans le cadre du projet européen FET-Open NanOQTech.

 

goldner
©Philippe Goldner

 

Références

D. Serrano, J. Karlsson, A. Fossati, A. Ferrier et P. Goldner
All-optical control of long-lived nuclear spins in rare-earth doped nanoparticles
Nature CommunicationsMai 2018
DOI: 10.1038/s41467-018-04509-w

 

Contacts

Philippe Goldner, IRCP UMR8247, Université PSL, Chimie ParisTech
Courriel : philippe.goldner@chimie-paristech.fr
T 01 53 73 79 30

 

Diana Serrano, IRCP UMR8247, Université PSL, Chimie ParisTech
Courriel : diana.serrano@chimie-paristech.fr
T 01 53 73 79 33

 

Contacts institut

Sophie Félix, Stéphanie Younès, INC Communication

 

31 mai 2018

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