Une porte logique quantique ouvre la voie de l’ordinateur quantique

Un groupe de scientifiques de l’UNSW dirigé par la professeure Michelle Simmons, directrice du Centre d’Excellence pour la technologie de l’informatique quantique et de la communication (CQC2T), a réalisé la première porte logique quantique sur deux qubits atomiques - une étape cruciale vers la construction de l’ordinateur quantique.

Une porte logique quantique est en effet la brique de base de l’ordinateur quantique, puisqu’assemblées entre elles de manière précise, les portes logiques donnent des circuits capables d’opérations simples (addition, multiplication, mémorisation…), et ces circuits, assemblés à leur tour, donnent des processeurs capables de fonctions complexes.

Les qubits quantiques, constitués par un système quantique à deux états, ici, le spin d’un électron d’atomes de phosphore, qui peut être « up » ou « down », sont des objets minuscules, dont l’état peut être simultanément une superposition de « up » et de « down ». De tels objets nécessitent à la fois une précision à l’échelle nanoscopique pour le placement des atomes les uns par rapport aux autres, mais aussi des circuits adaptés permettant d’initialiser, de contrôler et de mesurer l’état des qubits en temps réel.

Ce sont les défis qu’a relevé l’équipe de Michelle Simmons, en optimisant tous les aspects de leur technologie, du choix et de la position des atomes, au circuit électrique. Ils ont utilisé un microscope à effet tunnel afin de placer et rattacher les atomes de phosphore dans le silicium, à une distance optimale permettant d’activer ou non les interactions. Avec un délai de 0.8 nanoseconde pour une opération, leur porte quantique s’est révélée environ 200 fois plus rapide que les portes quantiques réalisées jusque-là. L’équipe à présent est en lice pour la construction des premiers processeurs quantiques !

Cette recherche a été publiée dans la revue Nature, de renommée mondiale.

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