Le ping-pong quantique, un bond en avant pour l’informatique quantique

Une équipe de scientifiques du prestigieux laboratoire Cavendish, le département de physique de l’université anglaise de Cambridge, a réalisé une petite prouesse : déplacer un seul électron le long d’un fil, lui faisant faire une soixantaine d’allers-retours. Ce jeu de ping-pong virtuel où l’électron devient la balle, illustre un degré de contrôle de l’électron sans précédent.

Les électrons transportant un courant le long d’un fil ne vont pas directement d’un bout à l’autre de celui-ci, mais suivent un chemin plus complexe. Cela peut devenir problématique lorsque l’électron transporte une information, car il est plus à même de l’oublier, ou plus scientifiquement, son état quantique est plus à même de perdre sa cohérence.

Ici, un électron peut être confiné dans un petit puits de potentiel, une boîte quantique, juste à la surface d’une feuille d’arséniure de gallium (GaAs). Un chemin, dont l’énergie est plus élevée que les électrons, mène à une autre boîte quantique, vide, et se trouvant à une distance de 4 microns. Un son très bref (quelques milliardièmes de secondes) est alors envoyé à la surface, créant une « vague », un potentiel électrique qui emmène l’électron, surfant littéralement vers l’autre boite, où il se retrouve capturé. En reproduisant le son, mais cette fois-ci dirigé dans l’autre sens, l’électron recommence son voyage, dans le sens opposé et ainsi de suite, comme au ping-pong, accomplissant ainsi une soixantaine d’allers-retours.

« Cette prouesse est pleine de promesses pour nos ordinateurs quantiques », explique Chris Ford, qui a dirigé l’équipe responsable de la découverte, et dont le travail a été publié dans la revue Nature. « Ces calculateurs pourraient bien aider à résoudre certains problèmes complexes plus rapidement que les ordinateurs traditionnels. Des efforts sont d’ores et déjà fournis pour connecter entre eux différents composants, tel le processeur et la mémoire. Bien que notre expérience ne montre pas que l’électron se souvienne de son état quantique, c’est pourtant plus que probable » poursuit-il. « Cette méthode de transfert des qubits [bits quantiques] pourrait bien être celle choisie, au sein même d’un ordinateur quantique. »

Par Rahman Moonzur