L'intrication quantique est l'un des phénomènes les plus fondamentaux et les plus intrigants de la nature. Des recherches récentes sur l'intrication se sont avérées être une ressource précieuse pour la communication quantique et le traitement de l'information. Maintenant, des scientifiques japonais ont découvert un état intriqué quantique stable de deux protons sur une surface de silicium, ouvrant les portes à une union organique de plates-formes informatiques classiques et quantiques et renforçant potentiellement l'avenir de la technologie quantique.

L'un des phénomènes les plus intéressants de la mécanique quantique est "l'intrication quantique". Ce phénomène décrit comment certaines particules sont inextricablement liées, de telle sorte que leurs états ne peuvent être décrits que par référence l'un à l'autre. Cette interaction de particules constitue également la base de l'informatique quantique. Et c'est pourquoi, dans les années récentes, les physiciens ont cherché des techniques pour générer l'intrication. Cependant, ces techniques sont confrontées à un certain nombre d'obstacles techniques, y compris les limitations dans la création d'un grand nombre de "qubits" (bits quantiques, l'unité de base de l'information quantique), la nécessité de maintenir des températures extrêmement basses ( <1K), et l'utilisation de matériaux ultrapurs. Les surfaces ou interfaces sont cruciales dans la formation de l'intrication quantique. Malheureusement, les électrons confinés aux surfaces sont sujets à "la décohérence, " une condition dans laquelle il n'y a pas de relation de phase définie entre les deux états distincts. Ainsi, obtenir la stabilité, qubits cohérents, les états de spin des atomes de surface (ou de manière équivalente, protons) doit être déterminé.

Récemment, une équipe de scientifiques au Japon, dont le professeur Takahiro Matsumoto de l'Université de la ville de Nagoya, Prof. Hidehiko Sugimoto de l'Université Chuo, Dr. Takashi Ohhara de l'Agence japonaise de l'énergie atomique, et le Dr Susumu Ikeda de l'Organisation de recherche sur les accélérateurs de haute énergie, reconnu le besoin de qubits stables. En regardant les états de spin de surface, les scientifiques ont découvert une paire de protons intriqués à la surface d'un nanocristal de silicium.

Pr Matsumoto, le scientifique principal, souligne l'importance de leur étude :« L'intrication des protons a déjà été observée dans l'hydrogène moléculaire et joue un rôle important dans diverses disciplines scientifiques. Cependant, l'état intriqué n'a été trouvé que dans les phases gazeuse ou liquide. Maintenant, nous avons détecté l'intrication quantique sur une surface solide, qui peuvent jeter les bases des futures technologies quantiques. » Leur étude pionnière a été publiée dans un récent numéro de Examen physique B .

Les scientifiques ont étudié les états de spin en utilisant une technique connue sous le nom de « spectroscopie de diffusion inélastique des neutrons » pour déterminer la nature des vibrations de surface. En modélisant ces atomes de surface comme des « oscillateurs harmoniques, " ils ont montré une anti-symétrie des protons. Comme les protons étaient identiques (ou indiscernables), le modèle d'oscillateur restreint leurs états de spin possibles, résultant en un fort enchevêtrement. Par rapport à l'intrication de protons dans l'hydrogène moléculaire, l'intrication abritait une énorme différence d'énergie entre ses états, assurant sa longévité et sa stabilité. En outre, les scientifiques ont théoriquement démontré une transition en cascade de paires de photons intriqués en térahertz en utilisant l'intrication de protons.

La confluence des qubits de protons avec la technologie contemporaine du silicium pourrait entraîner une union organique de plates-formes informatiques classiques et quantiques, permettant un plus grand nombre de qubits (10 ⁶ ) qu'actuellement disponible (10 ² ), et un traitement ultra-rapide pour les nouvelles applications de calcul intensif. "Les ordinateurs quantiques peuvent gérer des problèmes complexes, tels que la factorisation d'entiers et le "problème du voyageur de commerce, ' qui sont pratiquement impossibles à résoudre avec les supercalculateurs traditionnels. Cela pourrait changer la donne dans l'informatique quantique en ce qui concerne le stockage, En traitement, et transférer des données, pouvant même conduire à un changement de paradigme dans les produits pharmaceutiques, sécurité des données, et bien d'autres domaines, " conclut un professeur optimiste Matsumoto.

Nous pourrions être sur le point d'assister à une révolution technologique dans l'informatique quantique.