Les ordinateurs quantiques promettent de faire progresser certains domaines de l'informatique complexe. L'un des obstacles à leur développement, cependant, est le fait que les phénomènes quantiques, qui se déroulent au niveau des particules atomiques, peuvent être gravement affectés par le « bruit » environnemental de leur environnement. Autrefois, les scientifiques ont essayé de maintenir la cohérence des systèmes en les refroidissant à très basse température, par exemple, mais des défis demeurent. Maintenant, dans une recherche publiée dans Communication Nature , des scientifiques du RIKEN Center for Emergent Matter Science et des collaborateurs ont utilisé le déphasage pour maintenir la cohérence quantique dans un système à trois particules. Normalement, le déphasage provoque la décohérence dans les systèmes quantiques.

Les phénomènes quantiques sont généralement limités au niveau atomique, mais il existe des cas, comme la lumière laser et la supraconductivité, où la cohérence des phénomènes quantiques permet de les exprimer au niveau macroscopique. Ceci est important pour le développement des ordinateurs quantiques. Cependant, ils sont aussi extrêmement sensibles à l'environnement, ce qui détruit la cohérence qui leur donne sens.

Le groupe, dirigé par Seigo Tarucha du RIKEN Center for Emergent Matter Science, mis en place un système de trois points quantiques dans lesquels les spins des électrons pouvaient être contrôlés individuellement avec un champ électrique. Ils ont commencé avec deux spins électroniques intriqués dans l'une des boîtes quantiques finales, tout en gardant le point central vide, et transféré l'un de ces spins au point central. Ils ont ensuite échangé la rotation du point central avec une troisième rotation dans l'autre point d'extrémité en utilisant des impulsions électriques, de sorte que le troisième tour était maintenant enchevêtré avec le premier. L'enchevêtrement était plus fort que prévu, et sur la base de simulations, les chercheurs ont réalisé que le bruit ambiant autour du système était, paradoxalement, aider l'enchevêtrement à se former.

Selon Takashi Nakajima, le premier auteur de l'étude, "Nous avons découvert que cela dérive d'un phénomène connu sous le nom de "paradoxe quantique de Zeno, ' ou 'Paradoxe de Turing, ' ce qui signifie que nous pouvons ralentir un système quantique par le simple fait de l'observer fréquemment. C'est intéressant, car il entraîne du bruit dans l'environnement, qui rend normalement un système incohérent, Ici, cela a rendu le système plus cohérent."

Tarucha, le chef d'équipe, dit, "C'est une découverte très excitante, car cela pourrait potentiellement aider à accélérer la recherche sur la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques à semi-conducteurs, nous permettant de résoudre des problèmes scientifiques qui sont très difficiles sur les systèmes informatiques conventionnels."

Nakajima dit, "Un autre domaine qui m'intéresse beaucoup est qu'un certain nombre de systèmes biologiques, comme la photosynthèse, qui opèrent dans un environnement très bruyant profitent de la cohérence quantique macroscopique, et il est intéressant de se demander si un processus similaire pourrait avoir lieu."