L’intrication quantique est l’un des phénomènes naturels les plus fondamentaux et les plus intrigants. Des recherches récentes sur l'intrication se sont révélées être une ressource précieuse pour la communication quantique et le traitement de l'information. Aujourd'hui, des scientifiques japonais ont découvert un état quantique intriqué stable de deux protons sur une surface de silicium, ouvrant les portes à une union organique des plates-formes informatiques classiques et quantiques et renforçant potentiellement l'avenir de l'informatique quantique. sans souci.
L'un des phénomènes les plus intéressants de la mécanique quantique est "l'intrication quantique". Ce phénomène décrit comment certaines particules sont inextricablement liées, de sorte que leurs états ne peuvent être décrits que par référence les uns aux autres. Cette interaction de particules constitue également la base de l'informatique quantique. Et c'est pourquoi, ces dernières années, les physiciens ont recherché des techniques pour générer l'intrication. Cependant, ces techniques sont confrontées à un certain nombre d'obstacles techniques, notamment des limitations dans la création d'un grand nombre de "qubits" (bits quantiques, l'unité de base de l'information quantique), la nécessité de maintenir des températures extrêmement basses (<1 K) et l'utilisation de matériaux ultrapurs. Les surfaces ou interfaces sont cruciales dans la formation de l'intrication quantique. Malheureusement, les électrons confinés aux surfaces sont sujets à la « décohérence », une condition dans laquelle il n'y a pas de relation de phase définie entre les deux états distincts. Ainsi, pour obtenir des qubits stables et cohérents, les états de spin des atomes de surface (ou de manière équivalente, des protons) doivent être déterminés.
Récemment, une équipe de scientifiques au Japon, comprenant le professeur Takahiro Matsumoto de l'Université de la ville de Nagoya, le professeur Hidehiko Sugimoto de l'Université Chuo, le Dr Takashi Ohhara de l'Agence japonaise de l'énergie atomique et le Dr Susumu Ikeda de la High Energy Accelerator Research Organization, reconnu le besoin de qubits stables. En examinant les états de spin à la surface, les scientifiques ont découvert une paire de protons intriqués à la surface d'un nanocristal de silicium.
Le professeur Matsumoto, le scientifique principal, souligne l'importance de leur étude, « L'intrication de protons a déjà été observée dans l'hydrogène moléculaire et joue un rôle important dans diverses disciplines scientifiques. Cependant, l'état intriqué n'a été trouvé que dans les phases gazeuse ou liquide. Maintenant, nous avons détecté un enchevêtrement quantique sur une surface solide, ce qui peut jeter les bases des futures technologies quantiques. » Leur étude pionnière a été publiée dans un récent numéro de Examen physique B.
Les scientifiques ont étudié les états de spin à l'aide d'une technique connue sous le nom de « spectroscopie de diffusion inélastique des neutrons » pour déterminer la nature des vibrations de surface. En modélisant ces atomes de surface comme des « oscillateurs harmoniques », ils ont montré l'anti-symétrie des protons. Étant donné que les protons étaient identiques (ou indiscernables), le modèle d'oscillateur a restreint leurs états de spin possibles, entraînant un fort enchevêtrement. Comparé à l'intrication de protons dans l'hydrogène moléculaire, l'intrication abritait une énorme différence d'énergie entre ses états, assurant sa longévité et sa stabilité. De plus, les scientifiques ont théoriquement démontré une transition en cascade de paires de photons intriqués en térahertz en utilisant l'intrication de protons.
La confluence des qubits de protons avec la technologie contemporaine du silicium pourrait entraîner une union organique des plates-formes informatiques classiques et quantiques, permettant un nombre beaucoup plus important de qubits (106) qu'actuellement disponible (102), et un traitement ultra-rapide pour les nouvelles applications de calcul intensif. "Les ordinateurs quantiques peuvent gérer des problèmes complexes, tels que la factorisation d'entiers et le « problème du voyageur de commerce », qui sont pratiquement impossibles à résoudre avec les superordinateurs traditionnels. Cela pourrait être un jeu-changer dans l'informatique quantique en ce qui concerne le stockage, le traitement et le transfert de données, pouvant même conduire à un changement de paradigme dans les produits pharmaceutiques, la sécurité des données et de nombreux autres domaines », conclut un professeur optimiste Matsumoto.
Nous pourrions être sur le point d'assister à une révolution technologique dans l'informatique quantique !
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