Nouvelle méthode pour la mémoire quantique

Par: Cynthia Macdonald

17 Déc, 2018

17 décembre 2018

Quand les ordinateurs quantiques fonctionnels seront finalement parmi nous, ils seront bien plus rapides et plus puissants dans la réalisation de certaines tâches que les machines classiques actuelles. Leur capacité de modélisation de processus chimiques, à elle seule, pourrait révolutionner la conception de médicaments et de matériaux, ouvrant la voie à une toute nouvelle ère dans divers domaines, comme l’ingénierie et la médecine.

Toutefois, un des nombreux problèmes encore à résoudre est de doter un ordinateur quantique d’une mémoire quantique. Pour réaliser cet objectif, des physiciens de l’Université de l’Alberta ont récemment mis au point une méthode simplifiée et écoénergétique à l’aide d’atomes de rubidium ultrafroids.

Lindsay LeBlanc est Boursière au sein du programme Matériaux quantiques du CIFAR. Dans son laboratoire, elle refroidit régulièrement des atomes à des températures qui sont un million de fois plus basses que celle de l’espace intersidéral. Dans cet état, le mouvement thermique des atomes n’est plus aléatoire et les atomes exhibent alors de nouvelles propriétés intéressantes.

Erhan Saglamyurek, stagiaire postdoctoral de LeBlanc, a suggéré que des nuages de ces atomes pourraient entreposer des impulsions de lumière unitaires – des photons – que l’on pourrait ensuite récupérer à l’aide d’une impulsion de commande. Pour ce faire, les deux chercheurs ont mis au point une méthode et les résultats de leur expérience ont été publiés dans Nature Photonics le 5 novembre.

« La mémoire quantique n’est pas une idée nouvelle », dit LeBlanc. « Mais notre méthode est moins exigeante sur le plan technique, elle n’utilise pas autant de puissance laser et ne requiert pas la préparation d’un échantillon complexe. Elle fonctionne aussi pour les signaux à large bande qui ont une large gamme de fréquences. » Conséquemment, il pourrait s’agir d’un outil utile en communication quantique – déjà utilisée à petite échelle – et, une fois perfectionnée, la mémoire quantique promet l’avènement d’une nouvelle ère de systèmes de sécurité à l’épreuve du piratage.

Notre méthode est moins exigeante sur le plan technique, elle n’utilise pas autant de puissance laser et ne requiert pas la préparation d’un échantillon complexe. Elle fonctionne aussi pour les signaux à large bande qui ont une large gamme de fréquences.

LeBlanc cherche à accroître la capacité que pourrait offrir sa découverte. « L’entreposage n’est pas de très longue durée, alors c’est certainement quelque chose que nous souhaitons améliorer », dit-elle. Actuellement, sa technique se compare plutôt à une clé USB qu’à un disque dur, mais la théorie qui la sous-tend permettrait un entreposage plus long au fil du temps. « Pour l’instant, c’est de l’ordre de la microseconde et nous souhaitons passer à la milliseconde. Je crois que nous pourrions réussir en ayant recours à des atomes plus froids. »

Les recherches de LeBlanc s’appliquent non seulement à l’informatique quantique, mais aussi aux matériaux quantiques : deux domaines clés de découverte que soutient le CIFAR. « Dans tout ce que nous faisons », a-t-elle écrit, « nous souhaitons mieux comprendre, à partir de zéro, pourquoi ces particules quantiques se comportent ainsi. »

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