Contrôler des électrons isolés pour réaliser des appareils innovants
Les ordinateurs quantiques sont basés sur les qubits, l'équivalent quantique des bits classiques. Mais contrairement aux bits classiques, qui sont soit 0 soit 1, les qubits peuvent exister simultanément sous plusieurs états. En fait, à un moment donné, ils peuvent être dans un nombre infini de superpositions de deux états. Dans un qubit, l'information est stockée par le spin de l'électron («haut» ou «bas»), une propriété en rapport avec l'orientation de son moment angulaire. Le contrôle et la manipulation du spin de l'électron sont donc à la base des ordinateurs quantiques de demain. On a déjà obtenu un excellent contrôle du spin d'un électron, dans de petites masses de matériaux semi-conducteurs (des points quantiques). L'interaction entre les qubits exige de transporter le spin de l'électron d'un point à un autre, sans perdre ses propriétés, mais ceci reste encore à réaliser. Dans le cadre du projet Spintransfer («Coherent transport of a single electron spin in semiconducting nanostructures») financé par l'UE, des scientifiques européens se sont attachés à démontrer un transfert cohérent entre deux points quantiques. Après avoir mis au point les techniques de nanofabrication des points ainsi que celles pour détecter l'état de l'électron, Les scientifiques ont apporté la preuve d'un transfert efficace d'un électron entre deux points quantiques. En outre, le transfert s'est effectué à l'échelle de la nanoseconde, ce qui est essentiel pour utiliser la technologie dans des ordinateurs quantiques capables de calculs rapides. Parmi les résultats les plus importants, l'équipe de Spintransfer a démontré la capacité de séparer deux électrons singulets (appariés, avec des spins opposés), ouvrant la possibilité de produire une paire d'électrons intriqués distants. L'intrication signifie que l'état d'un électron induit un état corrélé dans l'autre, bien qu'ils puissent être séparés et donc plus appariés. Les résultats ont récemment été publiés dans la prestigieuse revue Nature ainsi que dans plusieurs communiqués de presse dans le monde. Les expériences et les progrès révolutionnaires de Spintransfer ouvrent de nouvelles voies très intéressantes d'étude sur le transport cohérent d'électrons isolés. Les scientifiques et les consommateurs sont ainsi un peu plus près de systèmes spintroniques sophistiqués exploitant le spin de l'électron pour proposer des fonctionnalités originales.
