Des ions capturés sur une puce
Le projet Microtrap a fait un pas important en direction de cet objectif en développant des techniques de pointe de piégeage des ions - atomes/molécules qui ont perdu ou gagné des électrons - sur une puce. Avec des ions presque immobiles et alignés le long de la cage, un faisceau laser peut interagir avec un ion bien spécifique, puis le suivant et ainsi contrôler les interactions complexes qui peuvent exister entre eux. Cette propriété transforme les ions piégés en supports d'information prometteurs pour l'informatique quantique. Les ordinateurs classiques stockent et traitent l'information sous la forme de bits, ceux-ci ayant deux valeurs possibles: 0 et 1. L'ordinateur quantique serait, quant à lui, capable d'exploiter la propriété des particules subatomiques d'incarner plusieurs états simultanément. Les scientifiques tentent d'expliquer ce phénomène par la métaphore du chat de Schrödinger – où le chat dans la boîte est à la fois mort et vivant jusqu'à ce que quelqu'un ouvre la boîte pour le savoir. Dans un ordinateur quantique, chaque qubit (bit quantique) peut avoir simultanément les valeurs 0 et 1. Avec deux qubits, vous obtenez un système dont les valeurs sont simultanément toutes les valeurs de 0 à 3. Ces dix dernières années, les composants essentiels de l'informatique quantique ont été obtenus en utilisant des chaînes linéaires composées de quelques ions. Pour bénéficier pleinement du potentiel des ions piégés en informatique quantique, le projet Microtrap a voulu changer d'échelle et cherché à impliquer de nombreux ions interagissant les uns avec les autres dans de multiples combinaisons. L'une des façons d'atteindre cet objectif est de miniaturiser l'architecture des cages à ions. L'autre étant de diviser les cages en multiples segments de telle sorte que les ions puissent être ordonnés en arrangements arbitraires. Mais, les chercheurs de Microtrap sont allés beaucoup plus loin. En utilisant les techniques actuelles de fabrication des puces informatiques, ils ont réussi à produire des micropièges. Pour ce faire, un certain nombre de technologies concurrentes ont été examinées, parmi lesquelles les pièges en couches à trois dimensions sur galettes de céramique (3D), les pièges planaires en deux dimensions (2D), et les pièges de silice sur silicium (3D). En partant de ces technologies, les chercheurs de Microtrap ont réussi à construire des micropièges adaptés au traitement quantique de l'information. Montés sur des supports standardisés de circuits, ces micropièges permettent aux ions d'être confinés sous vide avec un contrôle de leurs différents états par manipulation laser. Cette technique présente l'avantage de générer moins de bruit (interférences) car les électrodes maintiennent une séparation des particules plus importante qu'à l'accoutumée. Un ordinateur quantique cesse littéralement de travailler si une intervention, quelle qu'elle soit - même une simple interférence thermique – se produit du monde extérieur. Les résultats du projet Microtrap ont largement fait progresser la frontière du possible pour les scientifiques, et donnent également un aperçu très alléchant des plus petits éléments de notre univers.
