Des chercheurs ont réussi à stocker des données informatiques dans un noyau atomique

Gilbert Kallenborn

01net.

le 30/10/2008 à 10h20

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C'est le comble de la miniaturisation : utiliser le noyau d'un atome pour stocker de l'information. Impossible ? C'est pourtant ce qui a été réalisé récemment par un groupe d'une dizaine de chercheurs issus des universités de Princeton (Etats-Unis) et d'Oxford (Royaume-Uni) ainsi que du département américain de l'Energie.

Lors d'une expérience, ils ont réussi à stocker un bit quantique (ou qubit) pendant 1,75 s dans le noyau d'un atome de phosphore, lui-même fixé sur un cristal de silicium. Le qubit étant matérialisé par le spin (1) de ce noyau. Pour les néophytes que nous sommes, ce temps peut sembler très court. Mais, dans le monde extrêmement instable de la mécanique quantique, c'est énorme. “ Jusqu'à présent, la durée de vie d'un qubit n'excédait pas quelques dizaines de microsecondes ”, explique John Morton, chercheur au St John's College d'Oxford.

Vers un stockage permanent des données quantiques

Ce résultat est d'autant plus important qu'une telle durée de vie permet d'envisager un stockage quantique permanent des données. En effet, un autre groupe de chercheurs a montré que, pour pouvoir corriger les éventuelles altérations des bits quantiques, il faudrait que ces derniers puissent être fixés sur des particules pendant au moins… une seconde. L'expérience de l'atome de phosphore constituerait donc une percée importante dans le domaine de l'informatique quantique.

Mais cette expérience n'est pas remarquable seulement sur le plan du stockage. Elle l'est aussi du point de vue du transfert informationnel. En effet, le qubit qui a été stocké dans le noyau provenait en réalité d'un électron qui gravitait autour de lui. En utilisant des micro-ondes électromagnétiques, les chercheurs ont réussi à transférer le spin de l'électron vers le noyau, et inversement. C'est loin d'être anodin, car la mécanique quantique interdit la copie pure et simple d'un spin – c'est-à-dire la création d'un second spin identique – sans altération. C'est le théorème dit de “ l'impossibilité du clonage quantique ”.

L'électron, futur processeur de l'informatique quantique

Ce transfert du spin permet également d'envisager une véritable division des tâches entre électron et noyau. “ Le spin d'un électron est rapide et facile à manipuler, mais il est très instable. A l'inverse, le spin d'un noyau est lent et difficile à détecter, mais sa durée de vie est plus longue. Grâce à notre technique de transfert, il sera possible d'utiliser le noyau comme une mémoire vive et l'électron comme un processeur ”, poursuit John Morton.

Conforté par cette réussite, le groupe de chercheurs tentera désormais de monter en charge et de réaliser le stockage de plusieurs qubits. Mais il ne faudra pas s'attendre à trouver un tel système dans les prochaines générations de nos PC de bureau. Le stockage du qubit dans le noyau de l'atome de phosphore ne fonctionne qu'à une température de 5 kelvins, soit environ - 268 degrés Celsius. “ Pour atteindre cette température, nous avons utilisé de l'hélium liquide ”, précise le chercheur, qui pense que les premiers ordinateurs quantiques devraient voir le jour d'ici à dix ans.

(1) Le spin est un état quantique propre à chaque particule.