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L’informatique quantique pourrait être améliorée par des électrons liquides

L'informatique quantique pourrait être améliorée par des électrons liquides

Lorsqu’il s’agit de résoudre des problèmes complexes, l’informatique classique telle que nous la connaissons est un système binaire où les bits peuvent être soit 1 soit 0, en choisissant un état à la fois. Ce n’est pas la meilleure option lorsqu’il s’agit de résoudre des problèmes très complexes, mais heureusement, nous avons une solution. Il s’agirait d’utiliser l’informatique quantique, qui fonctionne avec des qubits et peut être soit 1 soit 0, c’est-à-dire les deux états en même temps. Cependant, l’informatique quantique n’est pas parfaite et comporte des erreurs. Heureusement, on a découvert que des électrons à l’état liquide pouvaient résoudre ces problèmes.

L’informatique quantique s’est révélée capable de résoudre des opérations très complexes à une vitesse incroyablement rapide, par rapport au système binaire traditionnel. Cependant, il n’y a pas que des avantages, car l’informatique quantique est confrontée à un certain nombre de problèmes. Il y a le cas de la décohérence quantique, qui ferait en sorte qu’un système physique cesse d’avoir des effets quantiques et devienne comme un calcul classique. Dans ce cas, tous les avantages offerts par ce type d’informatique seraient perdus et, par conséquent, ce type d’erreur doit être évité à tout prix.

Les électrons liquides sont la clé de la science quantique

La prévention des erreurs de cohérence dans l’informatique quantique est un facteur clé pour assurer son bon fonctionnement. Aujourd’hui, grâce à des scientifiques de l’université technique de Nanyang, à Singapour, un moyen de prévenir ces erreurs a été découvert, ce qui permet de faire progresser l’informatique quantique. La clé du succès est l’utilisation de parafermions, des électrons regroupés qui se comportent comme des liquides. Selon leur expérience, ils ont observé que les électrons peuvent avoir de fortes interactions à des températures avoisinant les -273 degrés Celsius. Celsius.

Le mouvement ordonné des électrons nous fournit de l’électricité, bien que si nous analysions ce modèle, nous ne trouverions pas une cohésion parfaite. Les électrons ont une charge électrique négative et se repoussent mutuellement, ce qui entraîne un grand chaos dans ce processus. Cependant, si les électrons se comportent comme un liquide, ces conflits sont réduits et le mouvement vers leur destination est plus ordonné. Lorsque les électrons se comportent de cette manière, on parle de “liquide hélicoïdal de Tomonaga-Luttinger”, un état où les interactions entre eux sont réduites.

Cela est directement lié à l’informatique quantique, car ces électrons à l’état liquide réduisent les erreurs dans un système d’informatique quantique. Tout cela serait amélioré s’ils étaient préalablement refroidis au zéro absolu, car ils ralentiraient jusqu’à devenir presque immobiles.

Le fameux graphène a été utilisé, mais au niveau atomique.

Pour poursuivre l’expérience, les scientifiques ont utilisé un substrat de graphène d’une épaisseur atomique. A côté, des cristaux de même épaisseur de ditelluride de tungstène ont été déposés. C’est ce qu’on appelle un “isolateur de Hall à spin quantique”, car il isole la gravité à l’intérieur tout en ayant des électrons à l’extérieur. Après avoir mélangé les deux et les avoir refroidis au zéro absolu, les chercheurs ont utilisé un microscope à une distance d’un nanomètre. C’est moins que la taille d’un transistor utilisé dans le matériel tel que les GPU.

Après cela, on a observé que la répulsion des électrons sur le graphène et le substrat de tungstène augmentait et une valeur de liquide de Luttinger de 0,21 à 0,33 a été enregistrée. Cela indiquerait la force des interactions et dans le cas d’un 1, cela signifierait que les interactions sont les plus faibles. Cette propriété de spin des électrons a été exploitée par des ordinateurs tels que Quantum One et Quantum Two d’IBM, qui utilisent des qubits supraconducteurs.

“Lorsque le paramètre de Luttinger est inférieur à 0,5, les interactions sont fortes et les électrons sont contraints à un mouvement collectif. C’est dans ce domaine que l’on prédit l’existence des parafermions”, déclare le professeur associé Weber.