Avec un total de 1,8 million de dollars du W.M. Fondation Keck et l'Université de l'Arizona, Pierre Deymier, professeur en science et génie des matériaux, explore la construction d'un ordinateur quantique qui utilise le son au lieu des particules quantiques pour traiter l'information.

À mesure que les pièces d'ordinateur deviennent de plus en plus petites - des milliards de transistors sont maintenant emballés sur des puces de silicium de la taille d'un ongle - les performances du silicium diminuent également, et le matériau peut surchauffer.

Les ingénieurs sont dans une course pour perfectionner les ordinateurs quantiques, quel magasin, transmettent et traitent les informations de manières fondamentalement différentes de celles de leurs cousins ​​numériques et ont des capacités de calcul exponentiellement supérieures.

Pierre Deymier, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université de l'Arizona, a reçu 900 $, 000 bourse de la W.M. Fondation Keck, égalé par l'UA, pour un total de 1,8 million de dollars pour construire un type d'analogue de l'informatique quantique qui pourrait fonctionner aussi bien que les ordinateurs quantiques existants et surmonter les problèmes qui affligent les prototypes actuels de l'informatique quantique.

Il est un pionnier dans le domaine de la phononique, dans lequel les scientifiques et les ingénieurs manipulent les phonons, des quasi-particules qui transmettent le son et les ondes de chaleur de manière non conventionnelle pour fournir de nouvelles formes d'énergie.

Avec ses collaborateurs sur le projet, le professeur Pierre Lucas et le chercheur Keith Runge au Département de science et génie des matériaux de l'UA, Deymier construira un prototype d'ordinateur à base de phonons.

"L'informatique basée sur Phonon a le pouvoir de changer le monde tel que nous le connaissons, " dit Deymier, le chef de département, "pas seulement pour fabriquer des ordinateurs plus puissants, mais pour l'intelligence artificielle, cryptographie et analyse des mégadonnées. Par exemple, un ordinateur phononique pourrait rapidement cartographier le génome entier d'une personne pour développer des thérapies médicales plus ciblées."

Saut quantique dans la puissance de calcul

En numérique binaire, ou régulier, l'informatique, les informations sont stockées sur les transistors en "bits" qui peuvent être dans l'un des deux états :1 ou 0, apparenté à on ou off.

En informatique quantique, un peu quantique, ou qubit, peut être dans les deux états en même temps - une soi-disant "superposition" d'états. Plusieurs qubits peuvent également être "enchevêtrés" pour former un tout qui ne peut pas être séparé en ses parties. Opérer sur les informations stockées dans un qubit équivaut à opérer sur les informations stockées dans tous les qubits intriqués.

C'est ce qui donne à l'informatique quantique des prouesses mathématiques bien plus grandes et peut représenter la vague du futur dans le traitement de l'information.

Il existe actuellement peu d'ordinateurs quantiques fonctionnels. Ceux qui le font, comme le D-Wave, peut faire des calculs des millions de fois plus vite que les ordinateurs classiques.

Mais ils ont des problèmes, en partie parce que les qubits sont extrêmement sensibles aux conditions environnementales comme la chaleur. Pour pallier cet inconvénient, les chercheurs doivent refroidir les qubits à des températures cryogéniques. Le D-Wave occupe une pièce entière pour le refroidir à des températures proches du zéro absolu sur l'échelle Kelvin.

Présentation du Phi-Bit

Deymier pense que les phonons, en unités qu'il a nommé "phase-bits" ou "phi-bits, " sont la réponse.

Il a montré que les informations peuvent être stockées sous forme de phi-bits dans un état de superposition, comme les qubits, et que plusieurs phi-bits peuvent être assemblés afin qu'ils ne puissent pas être séparés, ce qui est analogue à l'intrication qubit. Et les phi-bits sont moins sensibles que les qubits aux conditions externes.

"Je peux faire des phi-bits à température ambiante dans mon labo, " il a dit.

Deymier a travaillé avec Tech Launch Arizona, le bras de commercialisation de l'UA, demander de multiples brevets concernant un certain nombre d'inventions phi-bit, y compris l'ordinateur quantique lui-même. « Nous sommes ravis de travailler avec Pierre Deymier sur d'autres demandes de brevet au fur et à mesure que la recherche financée par la Fondation Keck progresse, " dit Bob Sleeper, Responsable des licences TLA pour le College of Engineering.

Le potentiel des phi-bits pour transformer les capacités de calcul et gérer les mégadonnées semble illimité, dit Deymier.

"Supposons que vous ayez un million de phi-bits, chacun ayant à la fois un 0 et un 1 dans les bits de calcul conventionnels. Cela signifie que la quantité d'informations que vous pouvez traiter est de 2 puissance 1 million, ce qui peut être plus que le nombre d'atomes dans l'univers !"

Il ajouta, "Je pense que l'informatique quantique avec la phononique sera faisable, peut-être dans les 10 prochaines années."