Un concept théorique pour réaliser le traitement de l'information quantique a été développé par le professeur Guido Burkard et son équipe de physiciens à l'Université de Constance. Les chercheurs ont trouvé des moyens de protéger le bruit électrique et magnétique pendant une courte période. Cela permettra d'utiliser les spins comme mémoire pour les ordinateurs quantiques, car le temps de cohérence est allongé et plusieurs milliers d'opérations informatiques peuvent être effectuées pendant cet intervalle. L'étude a été publiée dans le numéro actuel de la revue Lettres d'examen physique .

La vision technologique de la construction d'un ordinateur quantique ne dépend pas seulement de l'informatique et des sciences de l'information. De nouvelles perspectives en physique théorique, trop, sont déterminantes pour progresser dans la mise en œuvre pratique. Chaque ordinateur ou dispositif de communication contient des informations intégrées dans des systèmes physiques. « Dans le cas d'un ordinateur quantique, nous utilisons des qubits de spin, par exemple, réaliser le traitement de l'information, " explique le professeur Guido Burkard, qui effectue ses recherches en coopération avec des collègues de l'Université de Princeton. Les conclusions théoriques qui ont conduit à la présente publication ont été en grande partie faites par l'auteur principal de l'étude, doctorant Maximilian Russ de l'Université de Constance.

Dans la quête de l'ordinateur quantique, les qubits de spin et leurs propriétés magnétiques sont au centre de l'attention. Pour utiliser les spins comme mémoire dans la technologie quantique, ils doivent être alignés, car sinon ils ne peuvent pas être contrôlés spécifiquement. "Habituellement, les aimants sont contrôlés par des champs magnétiques - comme une aiguille de boussole dans le champ magnétique terrestre, " explique Guido Burkard. " Dans notre cas, les particules sont extrêmement petites et les aimants très faibles, ce qui rend vraiment difficile leur contrôle. » Les physiciens relèvent ce défi avec des champs électriques et une procédure dans laquelle plusieurs électrons, dans ce cas quatre, forment un bit quantique. Un autre problème auquel ils doivent faire face est celui des spins des électrons, qui sont plutôt sensibles et fragiles. Même dans les corps solides de silicium, ils réagissent aux interférences externes avec le bruit électrique ou magnétique. L'étude actuelle se concentre sur les modèles théoriques et les calculs de la façon dont les bits quantiques peuvent être protégés de ce bruit - une contribution importante à la recherche fondamentale pour un ordinateur quantique :si ce bruit peut être protégé même pour les périodes les plus brèves, des milliers d'opérations informatiques peuvent être effectuées en ces fractions de seconde – du moins théoriquement.

La prochaine étape pour les physiciens de Constance sera désormais de travailler avec leurs collègues expérimentateurs pour tester leur théorie dans des expériences. Pour la première fois, quatre électrons au lieu de trois seront utilisés dans ces expériences, lequel pourrait, par exemple., être mis en œuvre par les partenaires de recherche à Princeton. Alors que les physiciens de Constance fournissent la base théorique, les partenaires de collaboration aux États-Unis effectuent la partie expérimentale. Cette recherche n'est pas la seule raison pour laquelle Konstanz est désormais sur la carte de la recherche sur les qubits.