De nombreuses avancées technologiques et dispositifs modernes sont basés sur la compréhension de la mécanique quantique. Par rapport aux semi-conducteurs, disques durs ou lasers, Les dispositifs quantiques sont différents dans le sens où ils exploitent directement les états quantiques. Un grand objectif du domaine est de développer un ordinateur quantique fonctionnel théorisé pour surpasser les ordinateurs traditionnels dans certaines tâches de calcul difficiles. Des chercheurs de l'Université d'Oulu et de l'Université Aalto ont publié un article de synthèse sur la physique liée aux dispositifs quantiques dans Rapports sur les progrès de la physique .

Un concept central en mécanique quantique est celui de niveau d'énergie. Lorsqu'un système de mécanique quantique tel qu'un atome absorbe un quantum d'énergie de la lumière, il est excité d'un niveau d'énergie inférieur à supérieur. La modification de la séparation entre les niveaux d'énergie est appelée modulation de fréquence. Dans les appareils quantiques, la modulation de fréquence est utilisée pour contrôler les interactions, induire des transitions entre les états quantiques et concevoir des structures énergétiques artificielles.

« La base de la modulation de fréquence en mécanique quantique est connue depuis les années 1930. Cependant, la percée de diverses technologies quantiques dans les années 2000 a créé un besoin de meilleurs outils théoriques pour la modulation de fréquence des systèmes quantiques, " dit Matti Silveri, actuellement chercheur postdoctoral à l'Université d'Oulu.

Comprendre et utiliser la modulation de fréquence est important pour développer des dispositifs quantiques plus précis et des portes quantiques plus rapides pour les ordinateurs quantiques à petite échelle dans un avenir proche. Le domaine de la recherche sur les appareils quantiques et l'informatique est en pleine croissance et il a récemment attiré des investissements de grandes entreprises technologiques telles que Google, Intel, IBM et Microsoft.

"Nous voulions faire le point sur les récents progrès expérimentaux et théoriques avec différents types de systèmes quantiques sous modulation de fréquence. Nous espérons accélérer les recherches dans ce domaine, " dit le docent Sorin Paraoanu de l'Université d'Aalto.

L'article traite de la physique de la modulation de fréquence dans les circuits quantiques supraconducteurs, atomes ultrafroids, centres de lacunes d'azote dans les résonateurs diamant et nanoélectromécaniques. Avec ces plateformes, les niveaux d'énergie peuvent être modulés avec précision avec la tension, micro-ondes ou lasers en milieu expérimental. Les résultats théoriques de l'article sont généraux et peuvent être appliqués à divers systèmes quantiques.