Lumière topologique pour connecter des bits quantiques

Les scientifiques proposent un moyen plus robuste de connecter des bits quantiques en utilisant la lumière topologique. Les matériaux topologiques sont plus résistants aux imperfections et peuvent aider à construire des puces plus robustes pour les ordinateurs quantiques.

De manière simplifiée, la matière peut être classée en trois phases (solide, liquide et gazeuse) selon la façon dont les atomes qui composent les matériaux s’empilent ou se déplacent. Cette classification est basée sur des propriétés locales, c’est-à-dire qu’en examinant une petite partie du système, il est possible de distinguer dans quelle phase de la matière il se trouve. Cependant, il existe des matériaux, dits matériaux topologiques, pour lesquels il faut “regarder” tout le matériau pour identifier la phase. Les progrès récents permettent d’utiliser ces matériaux pour y faire également écran à la propagation de la lumière.

Les résultats d’une étude menée par le Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Espagne indiquent qu’il peut être très avantageux d’utiliser ces matériaux photoniques topologiques pour construire, entre autres, des puces informatiques quantiques plus résistantes aux imperfections. L’étude est une collaboration entre le chercheur Alejandro González Tudela, de l’Institut de physique fondamentale (IFF) du CSIC, et les scientifiques Iñaki García Elcano, Jaime Merino et Jorge Bravo-Abad, de l’Université autonome de Madrid (UAM) en Espagne. .

« Dans nos travaux, nous avons montré qu’en plaçant des émetteurs quantiques à la surface de matériaux topologiques, ces émetteurs peuvent communiquer via des photons « topologiquement blindés ». Cela signifie que ses propriétés, comme la conduction de l’électricité, sont potentiellement meilleures que celles des matériaux conventionnels », explique le chercheur de l’IFF.

Vue d’artiste de la lumière topologique utilisée pour connecter des bits quantiques. (Image : Jorge Munnshe pour NCYT of Amazings)

Les chercheurs ont utilisé dans ce travail des techniques issues de l’optique quantique, la branche de la physique qui étudie l’interaction de la lumière et de la matière à l’échelle microscopique. “Étant donné que ces émetteurs quantiques peuvent souvent coder des bits quantiques, ce canal de communication peut être utilisé pour générer des états intriqués (une ressource en informatique quantique qui repose sur des bits quantiques plutôt que sur des bits conventionnels) entre les émetteurs et pour créer des ‘portes quantiques’ qui permettent pour traiter l’information quantique », ajoute le scientifique du CSIC.

Bien qu’il s’agisse d’une découverte théorique, l’objectif est de pouvoir améliorer la robustesse des technologies quantiques actuelles et leur capacité à être mises à l’échelle à des échelles plus grandes. “Ces technologies peuvent avoir un impact important car elles permettent de traiter les informations de manière plus sûre et plus rapide et permettent même des mesures plus précises”, explique González-.

L’étude s’intitule « Sonder et exploiter les états de surface de l’arc de Fermi photonique à l’aide d’interactions lumière-matière ». Et il a été publié dans la revue scientifique Science Advances. (Source : SCCI)