Mémoire en diamant pour processeur quantique ✎ express

Original: "Coupling Nitrogen Vacancy Centers in Diamond to Superconducting Flux Qubits"
arXiv:1001.4048 · 2010-01-22 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 2 min
Le spin d'un électron dans un diamant échange des informations avec une boucle supraconductrice.

Le qubit supraconducteur — un minuscule anneau sans résistance — résout des problèmes plus vite que vous ne clignez des yeux. Mais coupez l'alimentation, et tout ce qu'il a calculé disparaît. Comme un cuisinier qui prépare sans noter la recette : tant qu'il est aux fourneaux, il se souvient de chaque étape, mais une heure plus tard, plus rien.

Les auteurs de l'étude proposent d'enregistrer le résultat dans un diamant. Plus précisément, dans un défaut du réseau cristallin où un atome de carbone est remplacé par un atome d'azote, avec à côté un trou béant — le centre azote-lacune. L'électron piégé dans cet endroit se comporte comme un minuscule aimant, et son spin (rotation propre) peut être orienté vers le haut ou vers le bas. Par l'intermédiaire d'un champ magnétique, ce spin s'intrique avec la boucle supraconductrice — et l'état quantique passe d'un dispositif à l'autre.

Dans le diamant, le spin conserve son orientation plus longtemps que dans tout autre solide à température ambiante — jusqu'à plusieurs millisecondes. Pour le monde quantique, c'est une éternité.

Cette liaison fonctionne dans les deux sens. Le processeur supraconducteur transmet des données à un ensemble de défauts, ceux-ci les stockent, et quand c'est nécessaire, les renvoient. De plus, deux centres éloignés dans le diamant peuvent « se sentir » l'un l'autre via une boucle supraconductrice commune. Cela rappelle deux musiciens jouant à l'unisson avec un seul diapason : chacun entend la note commune et s'y ajuste.

Si l'on remplace la boucle supraconductrice par de la lumière, un tel système deviendra un pont entre les qubits et les photons — les briques du futur Internet quantique.

À terme, l'hybride « diamant + supraconducteur » apporte à l'ordinateur quantique ce qui lui manque cruellement : une mémoire longue durée. Le processeur calcule, la mémoire stocke, et la lumière distribue les résultats sur le réseau. Le cuisinier a enfin un livre de recettes qui ne brûle pas quand on éteint la cuisinière.

Le centre azote-lacune dans le diamant émet une lumière rouge lorsqu'on l'éclaire avec un laser vert. En mesurant l'intensité de cette émission, on peut lire dans quelle direction pointe le spin de l'électron.

Scientifiques
Wilhelm WienWilliam HerschelChristian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel Mayor
Notions
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