La physique quantique a conduit à de nouveaux types de capteurs, des méthodes de transmission de données sécurisées et les chercheurs s'orientent vers les ordinateurs. Cependant, le principal obstacle est de trouver le bon moyen de coupler et de contrôler précisément un nombre suffisant de systèmes quantiques (par exemple, atomes individuels).

Une équipe de chercheurs de la TU Wien et de l'Université Harvard a trouvé un nouveau moyen de transférer des informations quantiques. Ils proposent d'utiliser de minuscules vibrations mécaniques. Les atomes sont couplés via des phonons, les plus petites unités de vibration ou d'ondes sonores de la mécanique quantique.

"Nous testons de minuscules diamants avec des atomes de silicium intégrés - ces systèmes quantiques sont particulièrement prometteurs, " dit le professeur Peter Rabl de la TU Wien. " Normalement, les diamants sont composés exclusivement de carbone, mais l'ajout d'atomes de silicium à certains endroits crée des défauts dans le réseau cristallin où l'information quantique peut être stockée. en utilisant des micro-ondes.

Avec une équipe de l'Université Harvard, Le groupe de recherche de Peter Rabl a développé une nouvelle idée pour réaliser le couplage ciblé de ces quanta au sein du diamant. Un par un, ils peuvent être intégrés dans une minuscule tige de diamant mesurant seulement quelques micromètres de longueur, comme des perles individuelles sur un collier. Tout comme un diapason, cette tige peut alors être mise en vibration - cependant, ces vibrations sont si petites qu'elles ne peuvent être décrites qu'à l'aide de la théorie quantique. C'est grâce à ces vibrations que les atomes de silicium peuvent former un lien de mécanique quantique les uns avec les autres.

"La lumière est faite de photons, le quantum de lumière. De la même manière, les vibrations mécaniques ou les ondes sonores peuvent également être décrites de manière quantique. Ils sont composés de phonons, les plus petites unités possibles de vibration mécanique, " explique Peter Rabl. Comme l'équipe de recherche a maintenant pu le montrer à l'aide de calculs de simulation, n'importe quel nombre de ces quanta peuvent être reliés entre eux dans la tige de diamant via des phonons. Les atomes de silicium individuels sont activés et désactivés à l'aide de micro-ondes. Au cours de ce processus, ils émettent ou absorbent des phonons. Cela crée un enchevêtrement quantique des défauts du silicium, permettant ainsi le transfert d'informations quantiques.

Jusqu'à maintenant, il n'était pas clair si quelque chose comme cela était même possible. "Habituellement, vous vous attendez à ce que les phonons soient absorbés quelque part, soit d'entrer en contact avec l'environnement et de perdre ainsi leurs propriétés de mécanique quantique, " dit Peter Rabl. " Les phonons sont l'ennemi de l'information quantique, pour ainsi dire. Mais avec nos calculs, nous avons pu montrer que, lorsqu'il est contrôlé de manière appropriée à l'aide de micro-ondes, les phonons sont, En réalité, utilisable pour des applications techniques."

Le principal avantage de cette nouvelle technologie réside dans son évolutivité. "Il y a beaucoup d'idées pour les systèmes quantiques qui, en principe, peut être utilisé pour des applications technologiques. Le plus gros problème est qu'il est très difficile d'en connecter suffisamment pour pouvoir effectuer des opérations de calcul compliquées, ", explique Peter Rabl. La nouvelle stratégie consistant à utiliser des phonons à cette fin pourrait ouvrir la voie à une technologie quantique évolutive.