Des scientifiques de NUST MISIS (Russie) avec des collègues de Suède, la Hongrie et les États-Unis, trouvé un moyen de fabriquer des qubits stables qui fonctionnent à température ambiante, contrairement à la majorité des analogues existants. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour la création d'un ordinateur quantique. De plus, les résultats de la recherche peuvent déjà être utilisés pour créer des magnétomètres de haute précision, biocapteurs et nouvelles technologies de l'Internet quantique. L'article est publié dans Communication Nature .

Un bit quantique (qubit) est la plus petite unité de stockage de données dans les systèmes quantiques, analogue au bit bien connu des processus informatiques classiques. Jusque là, seuls des prototypes d'ordinateur quantique ont été créés, mais les scientifiques conviennent qu'à l'avenir, un tel ordinateur aura des capacités de calcul incroyables. À la fois, les technologies quantiques sont déjà utilisées dans un certain nombre de domaines, telles que les lignes de communication ultra-sécurisées.

L'un des principaux problèmes est l'instabilité des qubits et les conditions de températures extrêmement basses nécessaires à leur fonctionnement. Aujourd'hui, les types de qubits les plus populaires sont ceux sur les matériaux supraconducteurs ou sur les atomes simples. Le premier et le second n'existent qu'à des températures extrêmement basses, nécessitant des coûts énormes pour un refroidissement constant du système. Les matériaux semi-conducteurs peuvent devenir un analogue prometteur. Par exemple, il est connu qu'un qubit peut être créé sur un défaut ponctuel dans un réseau de diamants. Le défaut est dû à la substitution d'un atome de carbone (C) par un atome d'azote (N), avec un défaut, vacance (V) à proximité. Il a déjà été prouvé qu'un tel qubit fonctionnerait avec succès à température ambiante.

Des scientifiques de l'Université nationale des sciences et technologies MISIS (Russie) et de l'Université de Linköping (Suède) ainsi que des collègues de Hongrie et des États-Unis ont trouvé un moyen de fabriquer des qubits semi-conducteurs stables en utilisant un autre matériau, carbure de silicium (SiC). C'est beaucoup plus simple et plus rentable par rapport au diamant. Le SiC était déjà considéré comme un matériau prometteur pour la création de qubits, mais parfois, ces qubits se sont immédiatement dégradés à température ambiante. D'où, les scientifiques visaient à déterminer la modification structurelle qui assurerait un fonctionnement stable des qubits.

"Pour créer un qubit, un défaut ponctuel dans un réseau cristallin est excité à l'aide d'un laser, et lorsqu'un photon est émis, ce défaut commence à briller. Il a été prouvé précédemment que six pics sont observés dans la luminescence du SiC, nommé de PL1 à PL6, respectivement. Nous avons découvert que cela est dû à un défaut spécifique, où une seule couche atomique « déplacée », appelé un défaut d'empilement, apparaît à proximité de deux positions vacantes dans le treillis, " déclare le professeur Igor Abrikosov de l'université de Linköping.

Maintenant que l'on sait quelle caractéristique structurelle fera fonctionner les qubits SiC à température ambiante, cette fonctionnalité peut être créée artificiellement, par exemple, par dépôt chimique en phase vapeur. Ce développement ouvre de nouvelles perspectives pour la création d'un ordinateur quantique capable de fonctionner à température ambiante. De plus, selon les scientifiques, les résultats peuvent déjà être utilisés pour créer des magnétomètres de haute précision, biocapteurs et nouvelles technologies de l'Internet quantique.