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Les chercheurs suivent la «durée de vie» des qubits de graphène


Lorsque le graphène a été découvert pour la première fois en 2004, la communauté scientifique s'est réjouie de sa capacité à réaliser de nombreux exploits impressionnants, et maintenant nous commençons lentement à utiliser le graphène.

Récemment, des chercheurs du MIT et d'autres institutions prestigieuses ont pu mesurer combien de temps un qubit de graphène reste dans son état incohérent.

Trop complexe d'une déclaration? Nous allons atténuer les choses. Avec les processeurs que nous avons sur nos ordinateurs, les semi-conducteurs qu'ils contiennent ont deux états, 1 et 0.

Les informations sont traitées par ces transistors qui commutent entre les états. Ce type d'opération peut être efficace pour résoudre ou exécuter nos applications et jeux natifs, mais pour résoudre des problèmes complexes liés à l'informatique quantique, les systèmes conventionnels sont insuffisants.

Pour résoudre efficacement les problèmes quantiques, les qubits ou bits quantiques doivent rester dans un état situé entre les deux. Cet état intermédiaire est la superposition de deux états extrêmes.

La durée pendant laquelle ces qubits peuvent rester dans l'état de superposition est appelée temps cohérent. Cependant, cet état n'est pas stable par rapport à 1 ou 0.

Cela rend plus difficile pour les qubits de rester en superposition pendant de longues périodes de temps.

Plus un qubit peut produire de temps cohérent, plus sa puissance de calcul sera élevée. Le graphène a été introduit dans l'informatique quantique pour fabriquer des processeurs plus rapides et efficaces.

Traditionnellement, les qubits étaient fabriqués en prenant en sandwich un isolant entre deux matériaux supraconducteurs. La forme résultante est appelée «jonction Josephson».

Lorsqu'il est appliqué un courant, les électrons passent d'un supraconducteur à l'autre supraconducteur, créant des états variables. Cette méthode a entraîné beaucoup de gaspillage d'énergie en raison de la forte demande de courant, les scientifiques ont donc voulu changer la configuration de l'isolant, et le graphène était leur choix.

Le graphène est une feuille 2D d'atomes de carbone d'une épaisseur d'un seul atome. L'introduction du nouveau matériau a proposé des gains plus importants en termes d'efficacité énergétique et de puissance de calcul globale.

Les scientifiques ont pris en sandwich la couche de graphène avec du nitrure de bore hexagonal (hBN), un isolant de Van Der Waals. Au lieu du courant, le qubit de la couche de graphène utilise la tension pour changer d'état, ce qui était beaucoup plus efficace et rapide dans le traitement des informations tout en permettant des économies d'énergie.

Cependant, les chercheurs n'ont pas pu mesurer la différence que le graphène apporte à la table car ils manquaient de l'équipement ou de la méthode pour mesurer efficacement le temps cohérent respectif.

Tout a changé lorsque les chercheurs ont finalement pu démontrer un qubit à base de graphène dans son état cohérent, grâce à un changement de tension d'entrée (la même méthodologie utilisée dans les transistors pour changer leur état). Et, le temps cohérent a été mesuré pour être 55 nanosecondes.

Les nouveaux qubits peuvent également augmenter considérablement le nombre de qubits / dé. Avec la méthode de la boucle de courant électrique, seuls 1000 qubits pouvaient être placés sur une seule puce.

Avec la méthode contrôlée en tension, le nombre de qubits par puce peut être augmenté jusqu'à des millions. Les qubits de la boucle de courant électrique, cependant, ont leur temps cohérent dans la gamme des microsecondes.

Ceci est bien supérieur aux nanosecondes offertes par les qubits de graphène.

Les chercheurs travaillent actuellement sur des moyens par lesquels le temps cohérent des qubits de graphène peut être efficacement augmenté aux niveaux des qubits de boucle de courant électrique.

De cette façon, nous aurons de nouvelles unités de calcul quantique qui seront plusieurs fois plus rapides que celles que nous avons aujourd'hui!


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