image: Representation of the flexural mode of a nanotube, represented here in turquoise blue, and of the location of electrons, in red and brown in the tube. © Fabio Pistolesi view more
Credit: © Fabio Pistolesi
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
Notes
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.
Journal
Physical Review X
Article Title
Proposal for a Nanomechanical Qubit
Article Publication Date
2-Aug-2021