Les diamants pourraient-ils débloquer des qubits améliorés pour l’informatique quantique ?

Utilisation du diamant pour l’informatique quantique

Contrairement aux ordinateurs classiques qui utilisent des bits (0 & 1), les ordinateurs quantiques utilisent « qubits ». Les qubits peuvent exister dans plusieurs états simultanément grâce à deux propriétés quantiques : superposition et intrication.

• Superposition  permet aux qubits de représenter à la fois 0 et 1 simultanément, augmentant de façon exponentielle les données pouvant être traitées par rapport aux bits classiques.
• Intrication  relie les qubits de telle manière que l’état d’un qubit peut affecter instantanément un autre, même à grande distance.

Ces propriétés permettent aux QPU de résoudre des problèmes hautement complexes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques en explorant simultanément plusieurs solutions.

« L’avantage des qubits est qu’ils peuvent contenir beaucoup plus d’informations que les bits classiques. Cela signifie qu’ils peuvent également nous fournir beaucoup plus d’informations sur leur environnement, ce qui les rend extrêmement précieux en tant que capteurs, par exemple. 

Alastair Stacey - Physicien principal de recherche et responsable des matériaux et dispositifs quantiques au PPPL.

Cependant, les qubits sont extrêmement fragiles, et mesurer leurs propriétés n’est pas une tâche aisée.

Et si nous comptions plutôt sur l’un des matériaux les plus durs de la Terre — le diamant — pour exécuter des tâches dans notre ordinateur le plus avancé ? C’est la vision des chercheurs de l’Université de Princeton, qui ont récemment publié dans Diamond And Related Materials, sous le titre « Modèle de chimie quantique des réactions de surface et modèle cinétique de la croissance du diamant : effets des radicaux CH3 et des molécules C2H2 à basse température CVD¹ ».

Cela rejoint les travaux d’autres chercheurs de l’Université de Melbourne et de Princeton, publiés sous le titre « Méthodes de préservation des centres colorés par terminaison à l’hydrogène du diamant² ».

Faire pousser des diamants à la demande

Les diamants, historiquement uniquement une pierre naturelle, sont aujourd’hui principalement fabriqués à partir de carbone brut. Cependant, ce processus nécessite une chaleur et une pression très intenses, ce qui empêche de le combiner avec d’autres matériaux comme le silicium utilisé dans les puces informatiques. Pour cela, une fabrication de diamant à basse température est nécessaire.

Certaines méthodes ont déjà été explorées, comme l’utilisation d’acétylène et d’une technique appelée « déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma ».

Source: PPPL