Dans une percée dans le stockage de l’information quantique, les chercheurs ont développé une méthode pour traduire les états quantiques électriques en son et vice versa, en utilisant des phonons.
L’informatique quantique, tout comme l’informatique traditionnelle, nécessite une méthode pour stocker les informations qu’elle utilise et traite. Dans l’ordinateur que vous utilisez actuellement, les informations, qu’il s’agisse de photos de votre chien, d’un rappel concernant l’anniversaire d’un ami ou des mots que vous saisissez dans la barre d’adresse de votre navigateur, doivent être stockées. quelque part. L’informatique quantique, un domaine relativement nouveau, explore encore où et comment stocker les informations quantiques.
Méthode innovante de stockage d’informations quantiques
Dans un article publié récemment dans la revue Physique naturelle, Mohammad Mirhosseini, professeur adjoint de génie électrique et de physique appliquée au California Institute of Technology (Caltech), montre une nouvelle méthode développée par son laboratoire pour traduire efficacement les états quantiques électriques en son et vice versa. Ce type de traduction peut permettre de stocker des informations quantiques préparées par les futurs ordinateurs quantiques, qui seront probablement constitués de circuits électriques.
Mohammad Mirhosseini et son équipe ont introduit une méthode innovante pour stocker les informations quantiques en traduisant les états quantiques électriques en son. La nouvelle technique utilise des phonons et évite la perte d’énergie associée aux méthodes précédentes. Il permet des durées de stockage plus longues et représente une avancée significative dans le domaine de l’informatique quantique. Crédit : Maayan Illustration
Cette méthode utilise ce qu’on appelle les phonons, l’équivalent sonore d’une particule légère appelée photon. (Rappelez-vous qu’en mécanique quantique, toutes les ondes sont des particules et vice versa). L’expérience étudie les phonons pour stocker des informations quantiques, car il est relativement facile de construire de petits appareils capables de stocker ces ondes mécaniques.
Utilisation des ondes sonores pour stocker des informations
Pour comprendre comment une onde sonore peut stocker des informations, imaginez une pièce extrêmement résonnante. Maintenant, disons que vous devez vous souvenir de votre liste de courses pour l’après-midi, alors vous ouvrez la porte de cette pièce et criez : « Des œufs, du bacon et du lait ! et ferme la porte. Une heure plus tard, quand il est temps d’aller à l’épicerie, vous ouvrez la porte, passez la tête à l’intérieur et entendez votre propre voix résonner encore : « Des œufs, du bacon et du lait ! Vous venez d’utiliser des ondes sonores pour stocker des informations.
Mohamed Mirhosseini. 1 crédit
Bien sûr, dans le monde réel, un écho comme celui-ci ne durerait pas très longtemps, et votre voix pourrait finir par être tellement déformée que vous ne pourrez plus distinguer vos propres mots, sans compter qu’utiliser une pièce entière pour stocker un peu de données serait ridicule. La solution de l’équipe de recherche est un minuscule appareil composé de plaques flexibles qui sont mises en vibration par des ondes sonores à des fréquences extrêmement élevées. Lorsqu’une charge électrique est placée sur ces plaques, elles deviennent capables d’interagir avec des signaux électriques porteurs d’informations quantiques. Cela permet à ces informations d’être acheminées vers l’appareil pour être stockées et d’être acheminées pour une utilisation ultérieure, un peu comme la porte de la pièce dans laquelle vous criiez plus tôt dans cette histoire.
Recherches antérieures et nouveaux développements
Selon Mohammad Mirhosseini, des études antérieures avaient étudié un type spécial de matériaux appelés piézoélectriques comme moyen de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique dans les applications quantiques.
« Ces matériaux, cependant, ont tendance à provoquer une perte d’énergie pour les ondes électriques et sonores, et la perte est un grand tueur dans le monde quantique », déclare Mirhosseini. En revanche, la nouvelle méthode développée par Mirhosseini et son équipe est indépendante des propriétés de matériaux spécifiques, ce qui la rend compatible avec les dispositifs quantiques établis, basés sur les micro-ondes.
Conclusion : avancées et défis
La création de dispositifs de stockage efficaces avec un faible encombrement a été un autre défi pratique pour les chercheurs travaillant sur des applications quantiques, explique Alkim Bozkurt, étudiant diplômé du groupe de Mirhosseini et auteur principal de l’article.
« Cependant, notre méthode permet le stockage d’informations quantiques provenant de circuits électriques pendant des durées de deux ordres de grandeur plus longues que d’autres dispositifs mécaniques compacts », ajoute-t-il.
Les co-auteurs incluent Chaitali Joshi et Han Zhao, tous deux postdoctorants en génie électrique et en physique appliquée ; et Peter Day et Henry LeDuc, qui sont scientifiques au Jet Propulsion Laboratory, que Caltech gère pour Nasa. La recherche a été financée en partie par le programme KNI-Wheatley Scholars.
