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BE Allemagne 474  >>  10/03/2010

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Informatique
Ordinateur quantique : le diamant abrite des états quantiques viables à température ambiante

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/62577.htm

Une nouvelle avancée dans le domaine des ordinateurs quantiques [1] vient d'être réalisée ; des chercheurs de l'Université de la Ruhr à Bochum [2] (Rhénanie du Nord-Westphalie) en partenariat avec l'Université de Stuttgart [3] (Bade-Wurtemberg) et l'Université d'Austin [4] (Texas/USA) ont en effet découvert un état quantique viable à température ambiante. Ils ont réussi pour la première fois à rapprocher deux atomes d'azote de seulement quelques nanomètres grâce à une excitation par laser, créant ainsi un couplage de type quantique. De plus, l'ensemble est rendu possible au sein même d'un diamant et à température ambiante.


Les chercheurs ont utilisé l'accélérateur de particules RUBION [5] de l'université de la Ruhr car celui-ci possède les équipements nécessaires à l'implantation d'ions dans le diamant. L'accélérateur de particules et le procédé ont également été mis à disposition pour des universités extérieures, comme Harvard et le MIT (Etats-Unis). Le Dr. Jan Meijer de l'Université de la Ruhr explique que "beaucoup de groupes de travail avaient misé sur le silicium, mais les travaux que nous avons menés prouvent que le diamant se prête particulièrement bien aux couplages de type quantique".

Du point de vue théorique, le couplage de type quantique est réalisé entre deux centres colorés, dits centres N-V, où N représente un atome d'azote et V représente un espace vide [6]. Le diamant, en tant que forme métastable du carbone dans les conditions normales de température et de pression, constitue un excellent maillage de carbone qui retient ces centres N-V. De plus, comme il n'existe pas de diffusion [7] au sein du diamant, les atomes peuvent être plus facilement manipulés. Grâce à une excitation contrôlée par laser, les atomes d'azote des deux centres N-V réagissent, ce qui permet de manipuler le spin des électrons [8]. C'est ici que le lien avec l'informatique s'opère : les spins "UP" et "DOWN" correspondent respectivement aux bits informatiques bien connus "1" et "0". "Les liens sont évidement plus complexes", indique le Dr. Jan Meijer, "chaque centre N-V peut être vu comme une mémoire informatique qui interagit mutuellement avec une deuxième. De plus chaque centre N-V peut avoir plusieurs états quantiques différents en même temps!"

Etape par étape, l'équipe de chercheurs va essayer d'augmenter le nombre de centres N-V au sein du diamant et donc le nombre d'interactions possibles. Le Dr. Jan Meijer explique que "le défi est immense, plus le nombre de centres N-V couplés augmente, plus le système se subdivise rapidement. Les possibilités sont théoriquement incommensurables. Il suffirait de connecter 100 centres N-V pour obtenir une capacité de 2^100 éléments de mémoire, soit bien plus que la quantité nécessaire pour stocker l'ensemble des connaissances de l'humanité." Les lois de la mécanique quantique dessinent une nouvelle lignée d'ordinateurs pouvant calculer les propriétés de molécules ultra-complexes ou encore déchiffrer des codes informatiques en quelques secondes.

Les travaux récents confirment les précédentes hypothèses du Prof. Jörg Wrachtrup de l'Institut de Physique 3 de l'Université de Stuttgart : "Etats intriqués dans le diamant ouvrant la voie à l'informatique quantique" - BE Allemagne 389 - 11/06/2008 - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55004.htm

--

[8] Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa charge électrique. Le spin d'une particule est son moment angulaire intrinsèque. Les particules sont classées selon la valeur de leur spin : les bosons de spin entier et les fermions de spin demi-entier.

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Pour en savoir plus, contacts :

- [1] Dossier Futura-sciences sur les ordinateurs quantiques - 20/09/2005 : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/iL3vZ
- [2] Site Internet de l'université de la Ruhr à Bochum (RUB) : http://www.ruhr-uni-bochum.de/
- [3] Site Internet de l'université de Stuttgart : http://www.uni-stuttgart.de/
- [4] Site Internet de l'université d'Austin au Texas : http://www.utexas.edu
- [5] Plus d'informations sur l'accélérateur de particules RUBION : http://www.rubion.rub.de/index.php?article_id=25&clang=1 (en anglais)
- [6] Plus d'informations sur les centres N-V : (en anglais)
http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen-vacancy_center
- [7] Présentation du phénomène et des différents types de diffusion des particules
http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusion_des_particules

Code brève
ADIT :
62577

Source :

Dépêche idw, communiqué de presse de l'Université de la Ruhr - 01/03/2010 - http://idw-online.de/pages/en/news357663

Rédacteur :

Philippe Rault, philippe.rault@diplomatie.gouv.fr - http://www.science-allemagne.fr

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Origine :

BE Allemagne numéro 474 (10/03/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/62577.htm
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