Une avancée révolutionnaire de la physique moderne, grâce à des scientifiques de l'UE
La possibilité de conduire des mesures à l'échelle d'une seule molécule, grâce à des techniques quantiques, devrait se traduire par des progrès majeurs dans une grande variété de domaines comme l'informatique ou la médecine. Le projet SQUTEC (Solid State Quantum Technology and Metrology Using Spins), financé par l'UE, progresse dans la concrétisation de cette technique en exploitant un défaut dans le diamant et ses propriétés de spin magnétique. Le projet a déjà établi des relations avec le secteur de l'informatique. «L'informatique atteint aujourd'hui ses limites techniques en termes de miniaturisation et de vitesse optimale. L'étape suivante sera quantique», explique le professeur Jörg Wrachtrup de l'université de Stuttgart, qui a reçu du Conseil européen de la recherche (CER) une subvention avancée pour le projet SQUTEC. «C'est une nouvelle façon de faire de l'informatique. Nous montrons que ces défauts dans le diamant, des moments magnétiques, pourraient être utilisés en informatique quantique», poursuit le professeur Wrachtrup. «Nous avons eu la surprise de découvrir au passage que ces défauts étaient très intéressants. Ils étaient très sensibles aux champs magnétiques ou électroniques, à la température et à la pression.» Le projet coopère avec des fabricants de disques durs, mais son système peut s'appliquer à la biologie cellulaire ou moléculaire. «Nous pouvons optimiser l'imagerie médicale afin d'améliorer la neurologie et la détection de tumeurs», ajoute le professeur Wrachtrup. Le projet visait à concevoir des systèmes mono-spin complexes pour les défauts dans le diamant. Ces systèmes peuvent servir à étudier des propriétés physiques fondamentales comme la quanticité de spins à l'état solide et leur usage dans des capteurs. Un travail de pionnier Les chercheurs de SQUTEC ont déjà réalisé une machine prototype. L'étape suivante est d'en faire un outil de contrôle de qualité en chaîne de production. Les disques durs et les progrès en électronique testés par ce système pourraient être commercialisés d'ici 2 à 3 ans», explique le professeur Wrachtrup. Le système conçu par le projet SQUTEC est unique. «Il s'agit du premier capteur quantique fonctionnant dans les conditions normales. Auparavant, il n'existait aucun capteur ayant une résolution nanométrique. Nos dispositifs pourraient révolutionner l'imagerie, depuis la science des matériaux jusqu'à la biologie. C'est un domaine de recherche entièrement nouveau», souligne le professeur Wrachtrup. L'un de ses principaux avantages est d'assurer une détection quantique dans des conditions normales. «Un dispositif qui se passe de conditions hors normes comme un vide poussé ou des températures très basses est bien plus économique et commode à l'usage», poursuit le professeur Wrachtrup. Les techniques actuelles comme le SQUID fonctionnent bien à l'échelle millimétrique ou micrométrique, mais exigent des températures très basses. Le système de SQUTEC fonctionne à température normale et peut effectuer des mesures jusqu'à l'échelle nanométrique. L'UE n'est pas la seule à travailler dans ce domaine. Les États-Unis, l'Australie et la Chine sont aussi au niveau de la preuve de concept. Cependant, «les entreprises montrent un grand intérêt et s'efforcent de concrétiser les recherches», conclut le professeur Wrachtrup. Le projet SQUTEC s'est achevé en février 2016.
Mots‑clés
SQUTEC, techniques quantiques, systèmes mono spin, défaut dans le diamant, sciences biologiques, informatique, résolution nanométrique, SQUID
