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Pourra-t-on un jour produire des ordinateurs quantiques en série ?

Pourra-t-on un jour produire des ordinateurs quantiques en série ?

Des chercheurs du MIT ont trouvé un moyen de rendre la création de qubits plus simple et plus précise. L’équipe espère que cette nouvelle technique pourrait permettre un jour la production en série d’ordinateurs quantiques.

L’informatique quantique est un type de calcul qui utilise les qubits pour coder des données au lieu du bit traditionnel. En bref, il permet la superposition d’états, c’est-à-dire où les données peuvent être lues dans plus d’un état à un moment donné. Ainsi, alors que l’informatique traditionnelle est limitée aux informations appartenant à un seul et unique état, l’informatique quantique élargit ces limites. En conséquence, plus d’informations peuvent être encodées dans un type de bit beaucoup plus petit, ce qui permet une capacité informatique beaucoup plus grande. Et bien qu’il soit encore dans un développement relativement précoce, beaucoup pensent que le calcul quantique sera la base des technologies futures. Mais pourra-t-on un jour construire des ordinateurs quantiques en série ?

Pour comprendre comment fonctionne le processus, nous devons revenir aux bases de la vision du calcul quantique : les petites particules sont conservées dans un état de superposition où elles peuvent représenter à la fois 1, 0 et une combinaison des deux au même moment. Ces bits quantiques (ou qubits) peuvent traiter des calculs à une échelle beaucoup plus grande que les bits dans les puces d’ordinateur d’aujourd’hui qui restent bloqués soit au 1 soit au 0. Obtenir des particules dans un état de superposition assez longtemps pour que nous puissions en tirer les avantages s’est avéré être un véritable défi pour les scientifiques, mais une solution potentielle consiste à utiliser le diamant comme matériau de base.

Des chercheurs du MIT, de l’Université de Harvard et des Laboratoires nationaux de Sandia ont en effet récemment dévoilé un moyen de construire des ordinateurs quantiques de manière à permettre leur production en série. L’idée générale est ici d’utiliser de minuscules défauts atomiques dans les diamants pour stocker les qubits puis de transmettre les données à des vitesses élevées en utilisant des circuits optiques légers plutôt que des circuits électriques. Les qubits de défaut de diamant dépendent d’un atome de carbone manquant dans le réseau du diamant qui est ensuite remplacé par un atome d’un autre élément comme l’azote. Les électrons libres créés par ce défaut ont une orientation magnétique qui peut être utilisée comme qubit.

Les scientifiques ont ensuite ajouté du silicium au processus de création des qubits qui émet une bande de lumière beaucoup plus étroite et fournit la précision requise par le calcul quantique. À l’heure actuelle, ces qubits de silicium ne conservent pas leur superposition, mais les chercheurs espèrent que cela peut être surmonté en réduisant leur température à une fraction de degré au-dessus du zéro absolu. « L’idéal serait de mettre au point un circuit optique pour transborder des qubits photoniques, puis de positionner une mémoire quantique où vous en avez besoin », explique Dirk Englund du MIT. « Nous en sommes presque là ». Les chercheurs ont en fait ici produit en moyenne des défauts à 50 nanomètres de leurs emplacements idéaux, soit environ un millième de la taille des cheveux humains.

Être capable de graver des défauts avec ce type de précision signifie que le processus de construction de circuits optiques pour les ordinateurs quantiques deviendra sans nul doute plus simple et réalisable à l’avenir. Si l’équipe peut améliorer ces résultats prometteurs jusqu’à présent, les diamants pourraient être la réponse à nos besoins en informatiques quantiques, puisque ces derniers émettent également naturellement la lumière de manière à ce que les qubits puissent être lus sans devoir modifier leurs états.

Source via Science Post

Publié le 4 juin, 2017 dans Mécanique Quantique, Science.

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