Les technologies quantiques basées sur des diamants
Les modèles de simulation du monde physique se sont avérés intéressants pour faire progresser les connaissances scientifiques et développer des technologies. Il reste toutefois encore des questions sans réponse que les simulations pourraient résoudre mais qui restent au-delà de nos capacités technologiques. Une possibilité intéressante a été explorée dans le cadre du projet QUANTUM DEMS («Quantum dynamics and entanglement in complex many-body systems»); et plus spécifiquement des simulateurs quantiques. Les expériences de validation de principe réalisées suggèrent également que les simulations quantiques constituent une possibilité crédible. Les chercheurs du projet QUANTUM DEMS ont développé un type de matériel quantique intéressant pour des simulations quantiques à grande échelle. Plus spécifiquement, des treillis d'atomes à grande échelle avec des spins nucléaires couplés les uns aux autres ont été construits par un contrôle chimique de la terminaison de la surface d'un diamant. Ce système peut être conçu pour simuler un large éventail de modèles de super-solides et le magnétisme aux températures ambiantes. Le simulateur quantique est initialisé et contrôlé à l'aide de centres à vacance d'azote qui sont également utilisés pour lire les résultats des simulations. Les centres à vacance d'azote ont été créés en supprimant les atomes d'azote quelques nanomètres sous la surface du diamant. À l'aide d'importantes simulations Monte Carlo, les chercheurs du projet QUANTUM DEMS ont montré que le nouveau simulateur quantique pouvait être utilisé pour élucider les systèmes à plusieurs corps. En outre, les centres à vacance d'azote dans le diamant poly-cristallin formaient la base pour la construction d'un capteur quantique hautement sensible. Grâce à la cohérence supérieure des spins nucléaires, le capteur quantique peut offrir un champ magnétique, électrique et des mesures de température avec résolution spatiale nanomètre. Une expérience de démonstration du principe a montré que cela peut être utilisé pour sonder les électrons simples et les noyaux. QUANTUM DEMS envisage l'utilisation éventuelle de simulateurs quantiques pour l'étude de systèmes quantiques 3D et plusieurs processus biologiques et chimiques complexes. Avec le capteur quantique, les activités du projet permettent la transformation des connaissances en technologies de pointe.
Mots‑clés
Simulateur quantique, diamant, modèles, dynamique quantique, systèmes à plusieurs corps, super-solides, azote, simulations Monte Carlo, magnétique, électrique, température, nanomètre