Un environnement à base d’atomes piégés ouvre la voie à une grande variété de technologies quantiques ainsi qu’à la recherche fondamentale en physique quantique.
Des chercheurs de l’Institut de technologie de la Californie — dont Alexandre Cooper-Roy, maintenant associé de recherche à l’IQC et responsable technique principal des simulations quantiques chez Technologies quantiques transformatrices (TQT) — ont fait la démonstration du contrôle, de la détection et de l’intrication sans précédent d’atomes piégés dans un état particulier.
M. Cooper-Roy explique que cela constitue une démonstration de faisabilité de cet environnement, qui peut servir à construire des simulateurs, ordinateurs ou horloges quantiques avec une précision et une stabilité sans égales.
On utilise depuis des années dans des expériences quantiques un environnement antérieur faisant appel à des atomes plus simples. Grâce à cette nouvelle technologie et à une conception expérimentale avancée, le nouvel environnement fait appel à des atomes plus complexes qui procurent un plus grand avantage quantique.
En piégeant ces atomes dans de multiples pinces optiques — ensemble de nombreux rayons laser focalisés —, les chercheurs ont réussi à les exciter pour les amener dans un état particulier appelé état de Rydberg, afin de produire une intrication utile entre les atomes. L’intrication ouvre la possibilité de fabriquer des portes d’ordinateurs quantiques d’un nouveau genre, fondés sur des atomes.
Habituellement, pour détecter les atomes de Rydberg, il faut les sortir des pièges. Dans le cas présent, les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode qui leur a permis de détecter des atomes de Rydberg avec plus d’exactitude.
« Cette percée crée beaucoup de confiance dans le domaine, dit M. Cooper-Roy, et marque un net progrès en technologie de la métrologie quantique et en traitement de l’information quantique. » [traduction]
Alexandre Cooper-Roy et son équipe prévoient construire à l’Université de Waterloo un simulateur quantique de classe mondiale fondé sur le nouvel environnement. En simulant des systèmes de particules quantiques en interaction, on pourra étudier des phénomènes quantiques hors de portée d’un ordinateur classique.
« Seulement quelques équipes dans le monde utilisent ce genre d’environnement, dit M. Cooper-Roy, et nous amenons ces techniques de pointe à Waterloo afin de pouvoir passer à la prochaine étape. » [traduction]
L’article intitulé High-Fidelity Control, Detection, and Entanglement of Alkaline-Earth Rydberg Atoms(Contrôle, détection et intrication très fiables d’atomes de Rydberg de métaux alcalinoterreux) a été publié le 25 mai 2020 dans Nature Physics.