De nouveaux moyens viables de stocker l’information pour les technologies quantiques ?

Physique

L’information quantique pourrait être à l’origine de la prochaine révolution technologique. Par analogie avec le bit dans l’informatique classique, le qubit est l’élément de base de l’informatique quantique. Mais démontrer l’existence de cette unité de stockage de l’information et l’utiliser est encore complexe et donc limité. Dans une étude parue le 3 août 2021 dans Physical Review X, une équipe de recherche internationale, composée par Fabio Pistolesi, chercheur du CNRS1 et de deux chercheurs étrangers, a réussi par des calculs théoriques à montrer qu’il est possible de réaliser un nouveau type de qubit où l’information est stockée dans l’amplitude d’oscillation d’un nanotube de carbone. En effet, ces nanotubes sont capables d’effectuer un grand nombre d’oscillations sans s’estomper, ce qui montre leur faible interaction avec l’environnement et en fait d’excellents qubits potentiels. Cette propriété permettrait une plus grande fiabilité dans le calcul quantique. Cependant, un problème persistait dans la lecture et l’écriture de l’information stockée dans les deux premiers niveaux d’énergie2 de ces oscillateurs. Les scientifiques ont réussi à prouver qu’il est possible de lire cette information en exploitant le couplage entre les électrons, une particule chargée négativement, et le mode de flexion de ces nanotubes. Cela permet de changer suffisamment l’espacement entre les premiers niveaux d’énergie et de les rendre ainsi accessibles indépendamment des autres niveaux pour lire l’information qu’ils contiennent. Il reste désormais à vérifier expérimentalement ces prédictions théoriques prometteuses.

Pour en savoir plus : Une informatique à réinventer pour le calcul quantique

Représentation du mode de flexion d’un nanotube représenté ici en bleu turquoise, et des emplacements des électrons en rouge et en marron dans le tube.
© Fabio Pistolesi

 

  • 1. Chercheur au Laboratoire ondes et matières d’Aquitaine (CNRS/Université de Bordeaux). Il a travaillé avec un scientifique de l’Université de Chicago (États-Unis) et un de l’Institut des sciences photoniques de Barcelone (Espagne).
  • 2. Le niveau d’énergie est une quantité qui permet de décrire les systèmes en physique, un niveau correspond à un « état » du système.
Bibliographie

Proposal for a Nanomechanical Qubit. F. Pistolesi, A.N. Cleland et A. Bachtold. Physical Review X, le 3 août 2021. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.031027

Contact

Fabio Pistolesi
Chercheur CNRS
Elie Stecyna
Attaché de presse CNRS