Un duo quantique d'étain et de lithium dans un cristal express
Dans un cristal d'oxyde de zinc se cache un duo quantique : un atome d'étain et un atome de lithium, assis côte à côte. Leur liaison est si étroite que l'électron capturé par cette paire semble vivre sur l'étain, le lithium ne faisant que jouer les accompagnateurs. Ce complexe a longtemps été recherché, mais ce n'est que maintenant qu'on a réussi à le créer délibérément et à l'identifier grâce à sa luminescence caractéristique.
La force de ce couplage a été mesurée avec précision : 392 mégahertz. Pour comparaison, chez les donneurs ordinaires dans le silicium, la liaison est des dizaines de fois plus faible. Une paire aussi solide permet de contrôler très rapidement le spin nucléaire — en l'espace de milliardièmes de seconde. Ainsi, l'information quantique peut être écrite dans le noyau et lue par la lumière.
Ces travaux montrent que non seulement les impuretés isolées, mais aussi leurs paires peuvent servir de briques élémentaires pour les dispositifs quantiques. Le complexe étain-lithium ouvre une nouvelle voie dans la conception de défauts quantiques — avec un spin nucléaire prêt à dialoguer avec les photons.
L'interaction hyperfine de ce complexe est si forte que la fréquence de transition entre les états de spin est comparable aux fréquences utilisées par les fours à micro-ondes.