Les diamants sont les meilleurs amis… de l'informatique quantique
Le traitement de l'information quantique s'appuie sur l'intrication quantique, la superposition et les qubits pour repousser les limites de la puissance de l'informatique, et ouvrir la voie à de nouveau dispositifs très prometteurs. Des scientifiques financés par l'UE ont lancé le projet EQESD («Exploring quantum entanglement using spins in diamonds») pour mettre au point un nouveau système expérimental afin d'étudier l'intrication quantique à longue distance, un domaine qui ne faisait que débuter au moment de la proposition du projet. Ce concept expérimental permettra des progrès rapides vers les protocoles de demain pour le traitement de l'informatique quantique à grande échelle.Les systèmes quantiques à deux états peuvent servir à représenter de l'information, comme le font les bits avec leur état 0 ou 1. Cependant, un qubit se caractérise par la superposition possible des deux états, le système étant dans les deux états au même moment. En outre, un nombre infini d'états possibles et le phénomène d'intrication quantique (une corrélation subtile, à distance, entre les parties du système), forment la base d'un traitement de l'information bien plus puissant que possible aujourd'hui. Le projet EQESD a exploité l'existence d'un type particulier de défaut dans les diamants, les centres d'inoccupation de l'azote, qui sont photoluminescents et dont le spin des électrons peut être contrôlé. Le but était d'étudier l'intrication quantique entre un spin et un photon, et entre deux spins.L'équipe a excité optiquement l'un de ces centres dans une superposition d'états de spin, entraînant l'émission spontanée d'un photon intriqué avec le spin du centre d'inoccupation de l'azote. La création et la détection de l'intrication ont exigé le contrôle et la mesure extrêmement subtils de spins isolés, par des techniques dont la mise au point s'est traduite par deux publications dans des revues scientifiques révisées par de pairs.La principale réussite de ce projet d'une année est peut-être la démonstration du contrôle potentiel d'un qubit via l'initialisation, la manipulation cohérente et la lecture ponctuelle, dans le cadre d'une expérience sur un registre à deux qubits. Ce résultat a été publié dans la revue Nature. Un registre classique à deux bits ne peut représenter que l'un des quatre états possibles (00, 01, 10 et 11) à un moment donné, alors qu'un registre à deux qubits peut stocker les quatre états en même temps. L'intérêt réel vient de l'augmentation du nombre de qubits, car la capacité de stockage augmente de façon exponentielle avec ce nombre. Au cours de sa courte année d'activité, EQESD a démontré que les centres d'inoccupation de l'azote, dans les diamants, sont des éléments de base possibles pour les protocoles de demain du traitement de l'informatique quantique à grande échelle.
