Les trous d’électrons pourraient être la solution au compromis vitesse opérationnelle / cohérence – Technoguide

Une nouvelle étude indique des trous dans la solution au compromis vitesse / cohérence opérationnelle, à la mise à l’échelle potentielle des qubits vers un mini-ordinateur quantique.

Les ordinateurs quantiques devraient être beaucoup plus puissants et fonctionnels que les ordinateurs «classiques» d’aujourd’hui.

Une façon de créer un bit quantique est d’utiliser le «spin» d’un électron, qui peut pointer vers le haut ou vers le bas. Pour rendre les ordinateurs quantiques aussi rapides et économes en énergie que possible, nous aimerions les faire fonctionner en utilisant uniquement des champs électriques, qui sont appliqués à l’aide d’électrodes ordinaires.

Bien que le spin ne «parle» pas habituellement aux champs électriques, dans certains matériaux, les spins peuvent interagir indirectement avec les champs électriques, et ce sont quelques-uns des matériaux les plus chauds actuellement étudiés en informatique quantique.

L’interaction qui permet aux spins de parler aux champs électriques s’appelle l’interaction spin-orbite et remonte à la théorie de la relativité d’Einstein.

La crainte des chercheurs en informatique quantique était que lorsque cette interaction est forte, tout gain de vitesse de fonctionnement serait compensé par une perte de cohérence (essentiellement, combien de temps nous pouvons conserver les informations quantiques).

«Si les électrons commencent à parler aux champs électriques que nous appliquons dans le laboratoire, cela signifie qu’ils sont également exposés à des champs électriques fluctuants indésirables qui existent dans n’importe quel matériau (génériquement appelé« bruit ») et les informations quantiques fragiles de ces électrons seraient détruites. », déclare le professeur adjoint Dimi Culcer (UNSW / FLEET), qui a dirigé l’étude de la feuille de route théorique.

“Mais notre étude a montré que cette peur n’est pas justifiée.”

“Nos études théoriques montrent qu’une solution est atteinte en utilisant des trous, qui peuvent être considérés comme l’absence d’un électron, se comportant comme des électrons chargés positivement.”

De cette manière, un bit quantique peut être rendu robuste contre les fluctuations de charge provenant du fond solide.

De plus, le «sweet spot» auquel le qubit est le moins sensible à un tel bruit est également le point auquel il peut être actionné le plus rapidement.

«Notre étude prédit qu’un tel point existe dans chaque bit quantique fait de trous et fournit un ensemble de lignes directrices aux expérimentateurs pour atteindre ces points dans leurs laboratoires», explique Dimi.

Atteindre ces points facilitera les efforts expérimentaux pour préserver les informations quantiques aussi longtemps que possible. Cela fournira également des stratégies pour «mettre à l’échelle» les bits quantiques – c’est-à-dire, construire un «tableau» de bits qui fonctionnerait comme un mini-ordinateur quantique.

“Cette prédiction théorique est d’une importance capitale pour la mise à l’échelle des processeurs quantiques et les premières expériences ont déjà été menées”, déclare le professeur Sven Rogge du Centre pour l’informatique quantique et la technologie de la communication (CQC2T). “

«Nos récentes expériences sur les qubits à trous utilisant des accepteurs en silicium ont déjà démontré des temps de cohérence plus longs que prévu», déclare le professeur adjoint Joe Salfi de l’Université de la Colombie-Britannique. “Il est encourageant de voir que ces observations reposent sur une base théorique solide. Les perspectives pour les qubits de trou sont en effet prometteuses.”

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