Des recherches récentes offrent une nouvelle approche de l'utilisation de structures semi-conductrices à l'échelle nanométrique pour construire des ordinateurs et de l'électronique plus rapides. Littéralement.

Des chercheurs de l'Université de Pittsburgh et de l'Université de technologie de Delft révèlent dans le numéro en ligne du 17 février Nature Nanotechnologie une nouvelle méthode qui préserve mieux les unités nécessaires à l'alimentation de l'électronique ultra-rapide, connu sous le nom de qubits (prononcé CUE-bits). Le trou tourne, plutôt que des spins électroniques, peut garder les bits quantiques dans le même état physique jusqu'à 10 fois plus longtemps qu'avant, trouve le rapport.

"Précédemment, notre groupe et d'autres ont utilisé des spins électroniques, mais le problème était qu'ils interagissaient avec les spins des noyaux, et donc il était difficile de préserver l'alignement et le contrôle des spins des électrons, " a déclaré Sergueï Frolov, professeur assistant au Département de physique et d'astronomie de la Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences de Pitt, qui a fait le travail en tant que boursier postdoctoral à l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas.

Alors que les bits de calcul normaux contiennent des valeurs mathématiques de zéro ou un, les bits quantiques vivent dans une superposition floue des deux états. C'est cette qualité, dit Frolov, ce qui leur permet d'effectuer plusieurs calculs à la fois, offrant une vitesse exponentielle par rapport aux ordinateurs classiques. Cependant, maintenir l'état du qubit suffisamment longtemps pour effectuer le calcul reste un défi de longue date pour les physiciens.

"Pour créer un ordinateur quantique viable, la démonstration de bits quantiques à longue durée de vie, ou qubits, est nécessaire, " dit Frolov. " Avec notre travail, nous avons fait un pas de plus."

Les trous dans le trou tourne, Frolov a expliqué, sont littéralement des espaces vides laissés lorsque les électrons sont retirés. En utilisant des filaments extrêmement fins appelés nanofils d'InSb (antimoniure d'indium), les chercheurs ont créé un dispositif semblable à un transistor qui pourrait transformer les électrons en trous. Ils ont ensuite placé avec précision un trou dans une boîte à l'échelle nanométrique appelée « un point quantique » et ont contrôlé la rotation de ce trou à l'aide de champs électriques. Cette approche, caractérisée par une taille nanométrique et une densité plus élevée de dispositifs sur une puce électronique, est bien plus avantageuse que le contrôle magnétique, qui a été généralement utilisé jusqu'à présent, dit Frolov.

"Nos recherches montrent que les trous, ou des espaces vides, peuvent faire de meilleurs qubits de spin que les électrons pour les futurs ordinateurs quantiques. »

"Les spins sont les plus petits aimants de notre univers. Notre vision pour un ordinateur quantique est de connecter des milliers de spins, et maintenant nous savons comment contrôler un seul spin, " dit Frolov. " A l'avenir, nous aimerions étendre ce concept pour inclure plusieurs qubits."