Une équipe multinationale de chercheurs dirigée par le Dr Alessandro Rossi, scientifique de l’Université de Cambridge, et le Dr Giuseppe Tettamanzi, de l’Université d’Adélaïde, a mis au point une ” pompe ” révolutionnaire à un seul électron. Leurs travaux ont été publiés le 19 juin 2018 dans la revue. Nano Letters.
Rossi et al exploitent une pompe à électrons hybride dans le silicium obtenue en couplant un point quantique à de multiples états parasites et parviennent à une quantification robuste du courant jusqu’à quelques gigahertz. Crédit image : Rossi et al, doi : 10.1021/acs.nanolett.8b00874.
“En métrologie quantique, les pompes à électrons uniques à semi-conducteurs sont utilisées pour générer des courants électriques précis dans le but de mettre en œuvre l’étalon quantique émergent de l’ampère “, ont déclaré le Dr Rossi, le Dr Tettamanzi et leurs collègues de l’Université d’Aalto et des Universités de New South Wales et de Lettonie.
“Les pompes basées sur des points quantiques accordables définis électrostatiquement ont jusqu’à présent montré les performances les plus prometteuses en combinant un transfert de charge rapide et précis.”
“Cependant, à des fréquences dépassant approximativement 1 GHz, la précision diminue typiquement.”
La pompe à électron unique développée par l’équipe peut produire un milliard d’électrons par seconde et utilise la mécanique quantique pour les contrôler un par un.
Elle est si précise que les scientifiques ont pu utiliser leur dispositif pour mesurer les limites des équipements électroniques actuels.
“L’obtention d’un contrôle total des électrons dans ces nano-systèmes sera très bénéfique pour la mise en œuvre réaliste d’un ordinateur quantique évolutif”, a déclaré le Dr Tettamanzi.
“Bien sûr, nous contrôlons les électrons depuis 150 ans, depuis la découverte de l’électricité. Mais, à cette petite échelle, les anciennes règles de la physique peuvent être jetées aux oubliettes.”
Dans le Nano Letters les scientifiques rapportent également des observations du comportement des électrons qui n’ont jamais été vues auparavant – une découverte clé pour ceux qui travaillent sur l’informatique quantique dans le monde entier.
“L’informatique quantique, ou plus largement le traitement de l’information quantique, nous permettra de résoudre des problèmes qui ne seront tout simplement pas possibles avec les systèmes informatiques classiques”, a déclaré le Dr Tettamanzi.
“Il fonctionne à une échelle proche de l’atome et, à cette échelle, la physique normale disparaît et la mécanique quantique entre en jeu.”
“Pour indiquer sa puissance de calcul potentielle, l’informatique conventionnelle fonctionne sur des instructions et des données écrites dans une série de 1 et de 0 – pensez-y comme une série d’interrupteurs marche/arrêt ; dans l’informatique quantique, chaque valeur possible entre 0 et 1 est disponible.”
“Nous pouvons alors augmenter de façon exponentielle le nombre de calculs qui peuvent être effectués simultanément.”
“Cette recherche nous rapproche un peu plus du Saint Graal – un calcul quantique fiable et performant”, a-t-il déclaré.
