Quantique : une nouvelle planche de surf pour les électrons

Un électron surfant sur une onde sonore solitaire. Le nouveau transducteur « chi

Un électron surfant sur une onde sonore solitaire. Le nouveau transducteur « chirp » (gris) génère une impulsion acoustique (bleu) avec un seul emplacement pour piéger l’électron (rouge). Le transport à travers le canal (jaune) est extrêmement précis. © Shunsuke Ota

Le fonctionnement d’un ordinateur quantique repose sur la transmission de l’information entre les « noeuds » du réseau au niveau desquels elle est traitée ou réacheminée. Ce transport peut être assuré par une navette embarquant des électrons uniques, à l’aide d’ondes sonores, tel un surfeur sur une vague d’eau. Cette approche s’est révélée très efficace dans le passé, mais un défi majeur consistait à synchroniser le transport des électrons depuis différents noeuds quantiques.

Dans une étude parue le 7 septembre 2022 dans le journal Physical Review X, une équipe de recherche internationale, dirigée par un chercheur du CNRS 1 , a imaginé une onde sonore avec un seul creux dans lequel viennent se loger les électrons. Avec cette technique, il est désormais possible de synchroniser plusieurs noeuds quantiques avec une grande précision, car l’information étant localisée à un endroit fixe, elle est toujours délivrée au même timing. Cette onde unique a pu être créée grâce à un « transducteur » spécial, baptisé « chirp », qui est en mesure de la comprimer pour n’obtenir qu’un seul minimum, et donc un seul creux. Les scientifiques ont démontré que le transport d’électrons atteint ainsi 99 % de précision. Ils soulignent que cette nouvelle technologie est analogue à celle des impulsions laser, en utilisant le son plutôt que la lumière. A la manière des lasers, qui ont suscité de nouvelles applications dans de multiples domaines, les impulsions acoustiques devraient trouver des usages bien au-delà du domaine du traitement de l’information quantique.

1 De l’Institut Néel du CNRS. Ces recherches ont été réalisées dans le cadre d’une collaboration principalement franco-japonaise, menées en France par des scientifiques du CNRS, avec l’appui du CEA-LETI.

Generation of a single-cycle acoustic pulse: A scalable solution for transport in single-electron circuits. Junliang Wang, Shunsuke Ota, Hermann Edlbauer, Baptiste Jadot, Pierre-André Mortemousque, Aymeric Richard, Yuma Okazaki, Shuji Nakamura, Arne Ludwig, Andreas D. Wieck, Matias Urdampilleta, Tristan Meunier, Tetsuo Kodera, Nobu-Hisa Kaneko, Shintaro Takada et Christopher Bäuerle, Physical Review X, le 7 septembre 2022.

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