Une nouvelle architecture pour les ordinateurs quantiques
Une étude publiée dans la revue Nature présente une nouvelle architecture pour l'informatique quantique. Les travaux ont été en partie soutenus via les projets MICROTRAP («Development of a pan-European Microtrap Technology capability for Trapped Ion Quantum Information Science») et SCALA («Scalable quantum computing with light and atoms»). Tous deux ont été financés par l'UE au titre du domaine thématique «Technologies de la société de l'information» (IST) du sixième programme-cadre (6e PC), respectivement à hauteur de 1,77 et 9,36 millions d'euros. Il y a six ans, des scientifiques de l'université d'Innsbruck en Autriche ont réalisé le premier ordinateur quantique doté d'un octet de huit particules quantiques immobilisées dans un piège. Ce record tient toujours mais «pour qu'un ordinateur quantique soit réellement utilisable et effectue des calculs, il nous faut davantage de bits quantiques», souligne le professeur Rainer Blatt de l'institut de physique expérimentale de l'université. Avec son équipe, il a créé le premier octet quantique dans un piège à ions électromagnétique. Mais comme il l'explique: «ces pièges ne permettent pas de mettre en chaîne un grand nombre d'ions et les contrôler simultanément». Les scientifiques se sont attaqués à ce problème en concevant un ordinateur quantique basé sur plusieurs registres de petite taille, capables d'être mis en relation. Ils ont mis au point une approche révolutionnaire, formulée par deux théoriciens de la physique; Ignacio Cirac et Peter Zoller. Celui-ci est considéré comme l'un des leaders du domaine des atomes refroidis, de l'optique quantique et des informations quantiques. Le domaine microscopique est au coeur de leurs travaux en vue de réaliser des ordinateurs quantiques et des systèmes de communication. Durant leurs expériences, les physiciens ont utilisé le mouvement des atomes comme antenne pour réaliser le couplage électromagnétique de 2 groupes d'ions séparés d'environ 50 micromètres. «Les ions oscillent comme les électrons aux extrémités d'une antenne de TV, générant ainsi un champ électromagnétique», explique le professeur Blatt. «Lorsque les antennes sont accordées, l'extrémité de la réception capte le signal de l'émetteur, et nous avons le couplage.» L'échange d'énergie qui se produit lors de ce processus pourrait être à la base des opérations de calcul d'un ordinateur quantique. «Nous avons mis en oeuvre ce nouveau concept d'une façon très simple», souligne le professeur Blatt. Le principe est un double puits de potentiel servant de piège miniaturisé pour les ions calcium. Les deux puits sont distants de 54 micromètres. Il ajoute: «En appliquant une tension aux électrodes du piège à ions, nous avons pu l'accorder sur les fréquences d'oscillation des ions. Il en résulte un couplage et un échange d'énergie, qui a servi à transmettre l'information quantique». C'est la première fois que l'on obtient un couplage direct de deux oscillations mécaniques au niveau quantique. En outre, les scientifiques ont montré que le couplage augmente avec le nombre d'ions présent dans les puits. «Ces ions supplémentaires fonctionnent comme une antenne, augmentant la distance et la vitesse de la transmission», déclare le professeur Blatt, Il exprime son enthousiasme envers ce nouveau concept, qui représente une approche prometteuse pour bâtir un ordinateur quantique pleinement fonctionnel. «Cette nouvelle technologie ouvre la possibilité de répartir le piégeage. En outre, nous pouvons cibler séparément chaque cellule de mémoire», conclut-il. Le nouvel ordinateur quantique pourrait être basé sur un circuit doté de nombreux micro-pièges, dont les ions communiqueront par couplage électromagnétique. Selon l'équipe du projet, cette approche est un progrès important vers des technologies quantiques utilisables pour le traitement de l'information.Pour de plus amples informations, consulter: Université d'Innsbruck http://www.uibk.ac.at/ Revue Nature http://www.nature.com/
Pays
Autriche