Cubits moléculaires : une mémoire longue à température ambiante express

Original: "Triangulene-based diradicals as a blueprint for molecular quantum platforms with optical addressability and long spin coherence times"
arXiv:2607.08634 · 2026-07-09 · CC BY 4.0 · 2 min
Les molécules organiques diradicalaires pourraient devenir la base d'ordinateurs quantiques fonctionnant sans températures extrêmement basses.

Au cœur de l'ordinateur quantique du futur pourrait se trouver une minuscule molécule organique en forme de triangle. Elle possède deux électrons « en trop » qui ne trouvent pas de partenaire. Ces molécules sont appelées diradicaux, et leurs électrons sont capables de stocker l'information d'une manière particulière, quantique.

L'état fondamental de ces molécules est un triplet, avec un écart au premier état singulet de près de 0,5 eV. Cela rappelle la structure des centres azote-lacune dans le diamant, des cubits à l'état solide très populaires.

Les auteurs de l'étude, grâce à des calculs précis ab initio, ont examiné trois variantes : le triangulène pur, son dérivé avec un atome d'azote, et un cristal de forme plus complexe. Il s'avère que si l'on élimine tous les noyaux magnétiques environnants (en remplaçant l'hydrogène par du deutérium et en plaçant la molécule dans un environnement sans noyaux), le temps de cohérence quantique de la molécule atteint 0,21 milliseconde à une température de 10 K. C'est comme si une fragile bulle de savon restait en l'air près d'un quart de seconde – pour le monde quantique, c'est très long.

Mais la grande surprise nous attendait à température ambiante. Le temps de relaxation (T1), c'est-à-dire la durée de vie de l'état de spin excité, pour la molécule avec l'azote, était de 27 millisecondes. L'information ne se perd pas presque instantanément, comme c'est souvent le cas, mais vit assez longtemps pour qu'on puisse travailler avec. De plus, les scientifiques ont montré que le spin peut être contrôlé par la lumière – en faisant passer sélectivement les électrons entre les états, ce qui permet de lire et d'écrire des données.

Le temps de 0,21 ms à 10 K est à peu près la durée d'un éclair. Pour un cubit moléculaire, c'est une énorme durée, pendant laquelle on peut effectuer des centaines d'opérations quantiques.

L'idée d'ordinateurs quantiques moléculaires fait écho aux « points quantiques » du roman « Quarantine » de Greg Egan, où l'information est traitée au niveau des particules individuelles.

Scientifiques
Enrico FermiPaul DiracDavid DeutschErwin SchrödingerJohn Stewart BellLouis de Broglie
Notions
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