Un pas de plus vers l'informatique quantique
Dans les ordinateurs classiques, les données sont des bits qui se trouvent toujours dans l'un des deux états suivants: 0 et 1. Un bit quantique, également appelé qubit, peut exister dans ces deux états à la fois, une condition appelée superposition. Cette «bizarrerie» quantique permet d'effectuer de nombreux calculs en parallèle. Faire «parler» les qubits les uns aux autres et créer de la sorte une porte logique s'est révélé être une tâche dantesque. Toutefois, des portes deux-qubits sur de nombreuses paires d'atomes en parallèle portent maintenant leurs fruits, grâce au schéma répétitif des treillis optiques et aux longs temps de cohérence des atomes neutres arrangés dans ces systèmes. Une équipe de scientifiques travaillant sur le projet financé par l'UE NODOS (Non-adiabatic quantum dynamics in novel optical superlattices) a développé une technique pour implémenter une porte deux-qubits sur une paire sélectionnée d'atomes. La solution proposée implique l'utilisation de super treillis. Des treillis optiques pour des atomes ultra-froids sont implémentés par des faisceaux laser super-imposés à contre-propagation. Les chercheurs de NODOS ont développé une structure de super-treillis optique composée de deux treillis optiques présentant des périodicités similaires, pour confiner des atomes de rubidium (Rb). Avec ce tableau d'atomes Rb ultra-froids, une porte deux-qubits sur une paire sélectionnée d'atomes voisins peut être réalisée en exploitant les interactions d'échanges de spins. Atteindre une telle porte a nécessité la fusion de deux atomes dans le même site de treillis de telle sorte que leurs fonctions d'onde se chevauchent. Spécifiquement, en contrôlant la fréquence relative et l'intensité du super-treillis optique, les chercheurs proposent de fusionner des paires d'atomes en interaction en un treillis unique. Une telle porte deux-qubits pourrait échanger les qubits en moins d'une milliseconde avec une probabilité d'erreur inférieure à 10-3. En outre, l'architecture du super-treillis optique induit un changement de position hyperfin, plusieurs ordres de grandeur plus petits que la longueur d'onde laser, permettant également la réalisation de portes qubits simples. Les résultats du projet NODOS ont été détaillés dans une publication dans le célèbre magazine Physical Review A. Avec les éléments de base pour un ordinateur quantique maintenant identifiés et avec les appareils expérimentaux configurés, l'équipe de recherche peut démarrer la construction d'un ordinateur quantique fonctionnel.
Mots‑clés
Informatique quantique, bit quantique, portes logiques, treillis optiques, atomes ultra-froids, échange de spins
