Dans le domaine de l’informatique quantique, les possibilités sont vastes. En exploitant la puissance des bits quantiques, ou qubits, les chercheurs peuvent s’attaquer à des problèmes complexes qui étaient autrefois considérés comme impossibles pour les ordinateurs traditionnels. Cependant, la manipulation des qubits a posé un défi significatif. Les scientifiques de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) à Sydney ont maintenant réalisé une percée dans le stockage des données quantiques en démontrant comment les données peuvent être écrites sur un seul atome de quatre manières différentes.
L’élément choisi pour cette expérience est l’antimoine, qui peut être implanté dans une puce en silicium, remplaçant l’un des atomes de silicium. Ce qui rend l’antimoine si adapté à l’encodage des données quantiques, c’est son noyau, qui contient déjà huit états quantiques distincts. De plus, l’électron de l’atome possède deux états quantiques, doublant ainsi le nombre d’états disponibles à 16. En comparaison, la création d’un ordinateur quantique avec 16 états en utilisant d’autres matériaux nécessiterait quatre qubits travaillant ensemble.
L’innovation réelle de cette étude réside dans la capacité des chercheurs à manipuler les données sur l’atome en utilisant quatre méthodes distinctes. Un champ magnétique oscillant permet de contrôler l’électron, tandis que le spin du noyau de l’atome peut être manipulé à travers une méthode de résonance magnétique similaire à celle utilisée dans les machines IRM. De plus, un champ électrique peut contrôler le noyau, et la technique connue sous le nom de « qubits bascule » permet de contrôler à la fois le noyau et l’électron en opposition l’un à l’autre avec l’aide d’un champ électrique.
En utilisant ces quatre méthodes, les ordinateurs quantiques peuvent être rendus « plus denses ». Cela signifie que plus de qubits peuvent être emballés dans un espace plus petit, permettant une puissance de traitement accrue. L’auteur principal de l’étude, le professeur Andrea Morello, souligne l’importance de cette recherche, déclarant que la densité extrême d’informations que les ordinateurs quantiques peuvent gérer justifie les défis qu’ils présentent. La capacité de contrôler les qubits individuels avec des champs magnétiques et électriques, ou des combinaisons de ceux-ci, offre aux chercheurs de nombreuses options lors de l’extension des systèmes quantiques.
À l’avenir, l’équipe prévoit d’utiliser ces atomes pour encoder des qubits logiques, une étape cruciale vers le développement d’ordinateurs quantiques pratiques. Alors que les chercheurs continuent à exploiter le potentiel de l’informatique quantique, ces avancées nous rapprochent d’un avenir où des problèmes complexes pourront être résolus avec une efficacité inégalée.
Sources : UNSW
[FAQ]
1. Qu’est-ce que le stockage des données quantiques ?
Le stockage des données quantiques fait référence au processus de stockage et de manipulation de données à l’aide de bits quantiques, ou qubits. Contrairement aux ordinateurs traditionnels qui utilisent des bits pouvant représenter soit un 0 soit un 1, les qubits peuvent exister dans une superposition des deux états simultanément, permettant des calculs plus complexes.
2. Quel matériau est utilisé pour le stockage des données quantiques ?
Les chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) Sydney ont utilisé de l’antimoine pour leur expérience. L’antimoine peut être implanté dans une puce en silicium et son noyau et son électron possèdent plusieurs états quantiques, le rendant adapté à l’encodage des données quantiques.
3. Combien d’états quantiques peuvent être obtenus avec l’antimoine ?
L’antimoine peut fournir jusqu’à 16 états quantiques lorsqu’il est utilisé pour l’informatique quantique. C’est un avantage significatif par rapport à d’autres matériaux, car la création d’un ordinateur quantique avec le même nombre d’états nécessiterait quatre qubits travaillant ensemble.
4. Comment les chercheurs ont-ils manipulé les données stockées sur l’atome ?
Les chercheurs ont utilisé quatre méthodes différentes pour manipuler les données sur l’atome d’antimoine. Ces méthodes comprennent l’utilisation d’un champ magnétique oscillant pour contrôler l’électron, la manipulation du spin du noyau de l’atome par une méthode de résonance magnétique, le contrôle du noyau avec un champ électrique, et l’utilisation d’une technique appelée « qubits bascules » pour contrôler à la fois le noyau et l’électron en opposition l’un à l’autre avec l’aide d’un champ électrique.
5. Quelle est l’importance de contrôler les qubits individuels avec des champs magnétiques et électriques ?
Contrôler les qubits individuels avec des champs magnétiques et électriques permet d’augmenter la puissance de traitement et la capacité à emballer plus de qubits dans un espace plus petit, rendant les ordinateurs quantiques « plus denses ». Cela est important pour l’extension des systèmes quantiques et permet de gérer la densité extrême d’informations que les ordinateurs quantiques peuvent traiter.
6. Quels sont les projets futurs de l’équipe de recherche ?
L’équipe de recherche prévoit d’utiliser ces atomes pour encoder des qubits logiques, ce qui est une étape cruciale vers le développement d’ordinateurs quantiques pratiques. En continuant à faire progresser les capacités de l’informatique quantique, ils visent à nous rapprocher d’un avenir où des problèmes complexes pourront être résolus avec une efficacité inégalée.
Définitions des termes clés ou du jargon utilisés dans l’article :
– Bits quantiques (qubits) : Les unités fondamentales d’information quantique en informatique quantique. Contrairement aux bits classiques, les qubits peuvent exister dans une superposition des états 0 et 1 simultanément.
– Noyau : La partie centrale d’un atome qui contient des protons et des neutrons.
– Champ magnétique oscillant : Un champ magnétique qui varie ou change dans le temps.
– Résonance magnétique : Un phénomène où le spin des noyaux atomiques peut être manipulé en appliquant une fréquence spécifique de champs magnétiques.
– Champ électrique : Un champ de force créé par des charges électriques.
– Qubits bascules : Une technique qui permet de contrôler à la fois le noyau et l’électron d’un atome en opposition l’un à l’autre avec l’aide d’un champ électrique.
Liens connexes suggérés :
Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) (Domaine principal de l’université mentionné dans l’article)
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