Ordinateurs

Des chercheurs créent un ordinateur quantique à base de silicium à un seul atome

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Une équipe d’ingénieurs australiens affirme avoir fabriqué le premier bit quantique fonctionnel (qubit) fabriqué à partir d’un seul atome de phosphore, intégré dans une puce de silicium conventionnelle.

Cette percée remonte à 1998, lorsque Bruce Kane – alors professeur à l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) – a publié un article de recherche sur la possibilité que des atomes de phosphore, en suspension dans du silicium ultra-pur, soient utilisés comme qubits. Depuis 14 ans, l’UNSW travaille sur cette approche – et aujourd’hui, elle a enfin transformé la théorie en pratique.

Créer cette puce d’ordinateur quantique, les ingénieurs australiens ont créé un transistor en silicium si petit que « les électrons doivent le parcourir les uns après les autres ». Un seul atome de phosphore est alors implanté dans le substrat de silicium, juste à côté du transistor. Le transistor ne permet à l’électricité de le traverser que si un électron de l’atome de phosphore saute vers une « île » au milieu du transistor. C’est le point clé : en contrôlant les électrons du phosphore, les ingénieurs peuvent contrôler le flux d’électricité à travers le transistor.

À ce stade, je vous recommande fortement de regarder cette excellente vidéo qui vous guide à travers la découverte historique de l’UNSW – mais si vous ne pouvez pas la regarder, continuez simplement à lire.

Pour contrôler les électrons de l’atome de phosphore, vous devez changer leur tournoyer, qui dans ce cas se fait par une petite rafale de rayonnement micro-ondes. Essentiellement, lorsque l’atome de phosphore est dans son état de base, le transistor est bloqué ; il a une valeur de 0 – mais lorsqu’une petite rafale de rayonnement est appliquée, les électrons changent d’orientation, l’un d’eux apparaît dans le transistor, il s’allume ; il a une valeur de 1. Pour en savoir plus sur le spin électronique et son impact sur l’informatique, lire notre explicatif sur la spintronique et la souchetronique.

Un laboratoire de puces australien, fabriquant un appareil quantique

Maintenant, nous avons déjà écrit sur les ordinateurs quantiques – l’Université de Californie du Sud a créé un ordinateur quantique à l’intérieur d’un diamant, par exemple – mais la percée clé ici est que le transistor quantique de l’UNSW a été façonné à l’aide de procédés conventionnels au silicium. Plutôt que de suivre son propre chemin, l’UNSW s’appuie en fait sur 60 ans et des billions de dollars de R&D en électronique à base de silicium, ce qui en fait une perspective beaucoup plus excitante que d’habitude. Il est maintenant tout à fait raisonnable de croire qu’il y aura des ordinateurs quantiques commerciaux facilement disponibles dans les prochaines années.

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Document de recherche : « Un qubit de spin d’électrons à un seul atome dans le silicium » doi:10.1038/nature11449

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