Cliquez ici pour devenir Membre Contributeur
Forum Boutique Mes Cours A propos Publications scientifiques Faire un Don Login

Les Résonances Acoustiques utilisées pour maintenir une grande cohérence du spin de l’orbitale électronique

TEMPS DE LECTURE ESTIMÉ : 4 MINUTES
 
 
Compte rendu par Syl Kacapyr de l’Université Cornell :
 
Alors que les imperfections d’un diamant sont la plupart du temps non-désirées, certaines d’entre elles sont les meilleures amies de la physique quantique, ayant le potentiel d’emmagasiner des bits d’informations qui, un jour, pourraient être utilisé dans des ordinateurs quantique.
 
Les physiciens appliqués de l’Université de Cornell ont présenté une technique pour créer certaines propriétés optiques décisives de ces imperfections, offrant un nouvel outil d’exploration en mécanique quantique.
 
Un groupe de chercheurs dirigé par Greg Fuchs, professeur de physique appliquée et de physique mécanique, est devenu le premier à utiliser les vibrations produites par un résonateur pour aider à stabiliser ces propriétés optiques, contraignant les électrons du diamant à rester dans un état orbital excité. La recherche est détaillée dans le papier en Anglais "Manipulation de l'état orbital du centre d'un diamant d'azote-lacune en utilisant un résonateur mécanique," publié ce 17 Avril 2018 dans le journal Physics Review Letters.
 
Tout comme un transistor d’ordinateur enregistre l’information binaire en étant soit On ou Off, les états internes des imperfections du diamant à l’échelle atomique, peuvent aussi représenter des bits d’informations, grâce à son spin – une forme intrinsèque au moment angulaire – étant Haut ou Bas. Mais contrairement aux transistors, qui n’ont seulement que deux états, le spin a la possibilité quantique d’être Haut et Bas en même temps. Combiné, ces états quantique pourrait enregistrer et partager l’information exponentiellement mieux que des transistors, permettant aux ordinateurs de réaliser des calculs précis à des vitesses inimaginables.
 
Le défi : Il est difficile de transférer des informations quantiques d’un lieu à un autre. Les physiciens l’ont expérimenté avec un grand nombre de techniques et de matériaux afin d’y parvenir, incluant l’utilisation des propriétés optiques à l’intérieur de l’imperfection atomique du diamant connu sous le nom de centres azote-lacune.
 
« Une chose à laquelle le diamant à centre azote-lacune est plutôt bon à est la communication. Donc vous pouvez avoir un spin électronique, qui est à un état quantique défini, puis vous pouvez transférer son état par un un photon de lumière » a dit Fuchs, qui a ajouté que le proton peut alors porter ce bit d’information à une autre imperfection. « L’un des défis de faire cela est de stabiliser l’état quantique et de le faire fonctionner de la façon dont vous le souhaitez. Nous avons offert une nouvelle méthode pour réaliser cette transition optique de façon - nous espérons – à l’améliorer. »
 
Il était de première nécessité pour l’équipe de recherche de concevoir un dispositif qui pouvait envoyé des ondes vibratoire jusqu’à l’imperfection du diamant. Un résonateur mécanique vibrant à des fréquences de l’ordre du giga hertz a été fabriqué depuis un diamant mono-cristallin, puis les ondes sonores vibrant à environ 1 gigahertz furent envoyées jusqu’à l’imperfection.
 
Le but était d’utiliser le son pour changer les transitions optiques de l’imperfection, dans quel cas le changement d’un état d’énergie à un autre résulte en l’émission d’un photon. Ces transitions tendent à fluctuer suivant de nombreuses conditions environnementales, rendant difficile de produire des photons cohérents pour porter l’information.
 
A valeur d’exemple, des champs électriques fluctuants aléatoirement dans l’environnement peuvent rendre la longueur d’onde de la transition optique instable, selon Huiyao Chen, un étudiant doctorant qui a mené cette étude.
 
« Pour supprimer les effets de ces fluctuations incohérentes, » a dit Chen, « une chose que l’on peut faire est éliminer le couplage entre l’orbitale électronique, et les indésirables et aléatoires champs électriques. Et c’est là que l’onde sonore produite par le résonateur entre en jeu ».
 
Pour savoir si l’expérience avait fonctionné, l’équipe de recherche a utilisé un microscope à laser à longueur d’onde calibrable pour scanner le centre d’azote-lacune du diamant. Quand la longueur d’onde du laser était en résonance avec la longueur d’onde de la transition optique, un photon émit pouvait être vu, un indicateur sûr que l’électron avait atteint un état excité. Les chercheurs ont alors étudié comment les ondes sonores pouvaient affecter l’état orbital, et par conséquent changer la transition optique.
 
L’étude a été financée par l’Office Naval de Recherche, avec l’appui de l’établissement de Cornell NanoScale Science et sa Technology Facility aisni que le Cornell Center for Materials Research.
 
 
 
 
 Unified Science Course  Unified Science Course  
Partagez cet article avec vos amis !

 


Inscrivez-vous gratuitement au Cours de Science Unifiée en ligne !

 
Close

50% Complete

Two Step

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua.