Une équipe de scientifiques de la TU Delft dirigée par le professeur Vandersypen cherche à créer des processeurs quantiques meilleurs et plus fiables. Dans une course au coude à coude avec des concurrents, ils ont montré que l'information quantique d'un spin d'électron peut être transportée vers un photon dans une puce quantique de silicium. Ceci est important pour connecter les bits quantiques à travers la puce et pour passer à un grand nombre de qubits. Leurs travaux ont été publiés aujourd'hui dans Science .

Les ordinateurs quantiques du futur seront capables d'effectuer des calculs bien au-delà de la capacité des ordinateurs d'aujourd'hui. Les superpositions quantiques et l'intrication de bits quantiques (qubits) permettent d'effectuer des calculs parallèles.

Les puces quantiques sont en silicium. "C'est un matériau que nous connaissons très bien, " explique le professeur Lieven Vandersypen de QuTech et du Kavli Institute of Nanoscience Delft, "Le silicium est largement utilisé dans les transistors et peut donc être trouvé dans tous les appareils électroniques." Mais le silicium est aussi un matériau très prometteur pour la technologie quantique. doctorat le candidat Guoji Zheng dit, "Nous pouvons utiliser des champs électriques pour capturer des électrons uniques dans le silicium afin de les utiliser comme bits quantiques (qubits). C'est un matériau attrayant car il garantit que les informations contenues dans le qubit peuvent être stockées pendant une longue période."

Faire des calculs utiles nécessite un grand nombre de qubits, et c'est cette mise à l'échelle vers de grands nombres qui constitue un défi à l'échelle mondiale. "Pour utiliser beaucoup de qubits en même temps, ils doivent être connectés les uns aux autres; il faut une bonne communication", explique le chercheur Nodar Samkharadze. Actuellement, les électrons capturés sous forme de qubits dans le silicium ne peuvent entrer en contact direct qu'avec leurs voisins immédiats. Nodar : « Cela rend difficile la mise à l'échelle d'un grand nombre de qubits. »

D'autres systèmes quantiques utilisent des photons pour les interactions à longue distance. Pendant des années, c'était aussi un objectif majeur pour le silicium. Ce n'est que ces dernières années que les scientifiques ont fait des progrès, ici. Les scientifiques de Delft ont maintenant montré qu'un seul spin d'électron et un seul photon peuvent être couplés sur une puce de silicium. Ce couplage permet en principe de transférer une information quantique entre un spin et un photon. Guoji Zheng dit, "C'est important de connecter des bits quantiques distants sur une puce de silicium, ouvrant ainsi la voie à la mise à l'échelle des bits quantiques sur les puces de silicium."

Dans une étude distincte publiée dans le même numéro de Science aujourd'hui, d'autres chercheurs de l'institut Kavli de nanosciences de la TU Delft décrivent également un moyen de transférer des informations de spin aux photons.