L'Internet quantique bientôt parmi nous ?

Des scientifiques ont récemment mis au point un nouveau type de qubit moléculaire à base d'erbium, un élément rare, qui pourrait permettre de connecter des ordinateurs quantiques via l'infrastructure optique existante, jetant ainsi les bases d'un futur internet quantique.

L'erbium possède des propriétés optiques et magnétiques particulières qui permettent la transmission d'informations quantiques aux longueurs d'onde des télécommunications, identiques à celles utilisées dans les réseaux optiques mondiaux. Ceci facilite l'intégration des qubits dans les puces de silicium, ouvrant la voie à des dispositifs quantiques plus petits et plus compacts.

L'équipe a publié ses résultats le 2 octobre dans la revue Science, décrivant cette technologie comme « un élément de base prometteur pour les technologies quantiques évolutives », allant des liaisons de communication ultra-sécurisées aux réseaux quantiques à longue portée.

Contrairement aux qubits traditionnels, généralement des circuits supraconducteurs, des ions piégés ou des photons, les qubits moléculaires utilisent des molécules individuelles dont le spin électronique détermine l'état quantique. Le qubit à l'erbium est particulier car il fonctionne à la fois comme qubit de spin et comme qubit photonique : il peut stocker l'information magnétiquement tout en étant lu optiquement.

Lors d'expériences, les chercheurs sont parvenus à placer les spins d'un atome d'erbium dans une superposition contrôlée, puis à mesurer les états quantiques par spectroscopie optique. « Ces molécules peuvent servir de pont nanométrique entre le magnétisme et l'optique », a déclaré Leah Weiss, co-auteure de l'étude.

L'utilisation des longueurs d'onde des télécommunications présente deux avantages majeurs : les signaux parcourent de longues distances avec des pertes minimales et la lumière traverse facilement le silicium sans absorption. Ces propriétés rendent les qubits à erbium idéaux pour les dispositifs sur puce.

Chaque qubit est constitué d'une seule molécule, environ 100 000 fois plus petite qu'un cheveu humain, et sa structure peut être adaptée grâce à la chimie de synthèse. Cette flexibilité permet son intégration dans des dispositifs à semi-conducteurs, voire dans des environnements biologiques.

Le responsable de la recherche, David Awschalom, a souligné que le prochain défi est l'intégration : « Nous travaillons à intégrer ces qubits dans des dispositifs sur puce, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour le contrôle et la connexion des molécules. »