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Les premiers qubits de nanodiamant auto-assemblés sont à l’avant-garde de la révolution de l’informatique quantique – High-teK.ca

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Des chercheurs allemands ont mis au point une technique de création de bits quantiques de nanodiamant auto-assemblés (qubits) qui pourraient former la base d’ordinateurs quantiques et de dispositifs de stockage qui, contrairement à toutes les autres technologies quantiques que nous avons vues sur ET, pourraient fonctionner à température ambiante.

Il existe de nombreuses façons de stocker des données quantiques – spin d’atome, spin d’électron, spin de photon. Il existe également de nombreux supports différents qui peuvent également agir comme des qubits – atomes uniques, lumière laser, molécules entières. Cependant, une combinaison excelle par-dessus toutes les autres : le stockage des photons dans un centre de lacune d’azote en diamant. Il s’agit essentiellement d’une molécule de diamant (atomes de carbone), avec un seul atome d’azote remplaçant l’un des carbones. Il s’avère que cet atome d’azote est remarquablement doué pour stocker les photons, y compris les données quantiques qu’ils transportent, pendant des périodes incroyablement longues (millisecondes). Plus important encore, alors que pratiquement tous les autres matériaux qubit doivent être conservés à des températures cryogéniques, les qubits diamant-azote peuvent le faire à température ambiante sans souffrir de décohérence. (Regardez: Qu’est-ce que l’informatique quantique, au fait ?)

Le problème jusqu’à présent, cependant, a été de construire des diamants suffisamment petits pour que les atomes d’azote – les qubits individuels – soient suffisamment proches les uns des autres pour pouvoir interagir. Selon Examen de la technologie, les diamants doivent être à moins de 10 nanomètres les uns des autres. Maintenant, Andreas Albrecht et ses collègues chercheurs de l’Université d’Ulm en Allemagne ont utilisé l’ADN pour construire un échafaudage qui permet à six nanodiamants de s’auto-assembler dans un anneau, créant potentiellement un ordinateur quantique à température ambiante de six qubits. (Voir: Les batteries enchevêtrées quantiques pourraient être la source d’alimentation idéale.)

Un groupe de nanodiamants plus gros (30 nanomètres), liés à une protéine SP1

Un groupe de nanodiamants plus gros (30 nanomètres), liés à une protéine SP1

Fondamentalement, Albrecht et co ont modifié une protéine en forme d’anneau connue sous le nom de SP1 afin qu’elle puisse se lier au diamant. Ils ont ensuite utilisé un laser pour découper de minuscules diamants de 5 nm sur un diamant plus gros, puis ont dissous ces minuscules diamants dans une solution. La solution a été projetée sur les anneaux SP1, après quoi six nanodiamants se lient à chaque anneau dans une formation hexagonale. Ces diamants n’ont pas de lacune d’azote – ce serait la prochaine étape de la recherche – mais s’ils en avaient, ils seraient suffisamment proches pour effectuer des calculs quantiques.

Cette percée est passionnante pour deux raisons principales : l’auto-assemblage et l’évolutivité. Si les ordinateurs quantiques doivent un jour devenir commercialement viables, l’auto-assemblage est nécessaire – l’autre option, consistant à construire minutieusement chaque qubit à la main avec des microscopes à effet tunnel à balayage de la taille d’une pièce et un équipement de refroidissement cryogénique, n’est tout simplement pas viable. Cette approche est également évolutive, car il devrait être possible de construire de plus grands échafaudages d’ADN pouvant se verrouiller sur plus de six diamants. Les futures techniques pourraient permettre des dizaines ou des centaines de qubits de nanodiamants – et à ce stade, nous parlons d’une puissance de calcul qui modifierait complètement et irrévocablement le tissu social.

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Document de recherche: arXiv:1301.1871 – “Dispositifs quantiques hybrides diamant-biologique à auto-assemblage”

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