Dans une étude publiée dans Communications naturellesune équipe de recherche démontre le contrôle entièrement électrique de l'interférence quantique dans les spins atomiques individuels sur une surface.
L'interférence quantique se produit lorsqu'un système existe dans une superposition d'états, avec des phases relatives produisant une interférence constructive ou destructrice. Un exemple est l'interférence Landau-Zener-Stückelberg-Majorana (LZSM), qui se produit lorsqu'un système quantique à deux niveaux est soumis à plusieurs reprises à un anticroisement dans le diagramme des niveaux d'énergie et subit de multiples transitions non adiabatiques.
Ce mécanisme est un outil puissant pour un contrôle quantique rapide et fiable, mais il reste un défi important pour obtenir une interférence LZSM accordable dans une architecture quantique à l'échelle atomique où plusieurs spins peuvent être assemblés avec précision et couplés de manière contrôlable à la demande.
Dans cette étude, à l’aide d’un microscope avancé sur mesure connu sous le nom de microscope à effet tunnel à balayage par résonance de spin électronique (ESR-STM), les chercheurs ont développé une méthode entièrement électrique pour contrôler l’interférence quantique LZSM dans les spins atomiques individuels et couplés sur des films isolants.
En modulant les interactions pointe-atome confinées de manière atomique avec des champs électriques puissants, ils ont rapidement conduit les états de spin à travers des anticroisements et observé de riches modèles d'interférences, notamment des résonances multiphotoniques et des signatures de couple de transfert de spin.
Les spectres LZSM multiniveaux mesurés sur des spins couplés avec des interactions accordables ont montré des modèles d'interférence distincts en fonction de leurs paysages énergétiques à plusieurs corps.
Ces découvertes ouvrent de nouvelles voies pour la manipulation quantique entièrement électrique dans les processeurs quantiques basés sur le spin dans le régime fortement piloté. Cette étude ouvre de nouvelles possibilités de manipulation rapide et robuste de l’état quantique à l’échelle atomique.
Les chercheurs étaient dirigés par le professeur Yang Kai de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, ainsi que par le professeur Joaquín Fernández-Rossier du Laboratoire international ibérique de nanotechnologie.
