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Un micro-tambour comme mémoire quantique

Image 1 : Un micro-tambour comme mémoire quantiqueLe micro tambour qui sert de mémoire quantiqueDes chercheurs de l’Institut national américain des standards et technologies ont publiés un papier dans la revue Nature montrant qu’il était possible d’utiliser un micro-tambour comme mémoire quantique. Le monde de l’informatique quantique est prolifique. Nous avons récemment parlé du premier calcul algorithmique quantique et une mémoire photonique quantique utilisant un supraconducteur. Le concept présenté aujourd’hui a le mérite d’être, en théorie, plus facilement commercialisable, même si nous sommes encore loin de toute forme de démocratisation.

Retour sur le tambour

Pour rappel, la mémoire tambour fut inventée en 1932 et utilisée dans les années 50. Il s’agit d’une mémoire magnétique où les pistes contenant les informations sont placées l’une à côté de l’autre autour d’un cylindre qui est enrobé d’une surface ferromagnétique. Chaque piste disposait de sa propre tête de lecture/écriture qui utilise un phénomène électromagnétique pour écrire un 1 ou un 0 sur la piste. Le système est l’ancêtre du disque dur qui l’a rendu obsolète. Le tambour avait une capacité trop faible, mais ses temps d’accès étaient exemplaires (en raison d’une tête de lecture par piste).

Les chercheurs ont recréé l’architecture du tambour à l’échelle du micromètre pour stocker un qubit déterminé par la position horizontale et verticale d’une onde. Pour mémoire, l’informatique quantique repose sur l’utilisation de qubits, la plus petite unité d’information. Le concept est similaire au bit en informatique classique et tout comme son alter ego, il peut prendre plusieurs formes.

Image 2 : Un micro-tambour comme mémoire quantiquePolarisation de la lumièrePasser du photon (particule de lumière) au phonon (vibration)

Un bit peut être caractérisé par la présence ou l’absence d’un courant électrique, mais aussi par une résistance électrique plus ou moins forte (à l’instar des ReRAM). De même, un qubit peut être caractérisé de plusieurs façons. Dans les modèles les plus courants, on utilise la quantité énergie d’un électron autour d’un atome qui est représenté par la position de la particule par rapport au noyau. On utilise aussi le mouvement angulaire (spin) d’un l’électron qui tourne dans le sens des aiguilles d’une montre (spin up) ou dans le sens inverse (spin down). Néanmoins, il est aussi possible d’utiliser la polarisation horizontale et verticale d’une onde électromagnétique.

Les scientifiques ont utilisé ce dernier modèle. Le tambour est intégré au sein d’un résonateur afin de pouvoir vibrer à diverses fréquences. Très schématiquement, l’onde électromagnétique d’un photon va faire vibrer le tambour à une fréquence particulière qui va permettre de stocker la polarisation (mouvement vertical et horizontal de l’onde). Il est ensuite possible retrouver l’état stocké en utilisant un phénomène similaire à celui utilisé lors de communications cellulaires qui va convertir les vibrations stockées dans le tambour en un signal électrique.

Sur les 8 000 essais, les chercheurs ont obtenu un résultat correct dans 65 % des cas, ce qui est proche de ce que l’on obtient avec d’autres méthodes développées aujourd’hui et la durée de vie de la mémoire est identique à celle d’une mémoire quantique utilisant un supraconducteur (environ 30 microsecondes). Bref, c’est encore loin d’une application pratique, mais c’est un pas de plus important.