Révolution de la cohérence quantique : les excitons moirés à l'honneur dans une nouvelle étude

ParisDes chercheurs de l'Université de Kyoto ont réalisé une avancée majeure en technologie quantique. Ils ont découvert une méthode améliorée pour mesurer le temps de cohérence quantique des excitons moiré. Ces excitons, constitués d'une paire électron-trou, se trouvent dans des motifs créés par la superposition de deux matériaux. Ils pourraient être utilisés dans les futurs nano-semiconducteurs.

Points Essentiels:

• Les qubits sont les unités fondamentales des ordinateurs quantiques.
• Le fonctionnement des qubits est influencé par la durée de la cohérence quantique.
• Les excitons moirés pourraient servir de qubits, mais leur mesure est compliquée par les interférences optiques.
• L'Université de Kyoto a utilisé la microfabrication par faisceau d'électrons et la gravure ionique réactive pour isoler les excitons moirés.
• La technique de l'interférométrie de Michelson a été employée pour mesurer leur durée de cohérence quantique.

Les qubits sont les éléments de base des ordinateurs quantiques et doivent rester dans un état particulier appelé cohérence quantique pour bien fonctionner. Plus ils restent dans cet état, meilleures sont leurs performances. Les scientifiques pensent que les excitons moirés pourraient être utilisés comme qubits dans les futurs semi-conducteurs miniatures. Les excitons moirés se forment lorsque des paires d'électrons et de trous sont piégées dans des motifs légèrement désalignés. Cependant, les mesurer avec précision est difficile en raison des limites de diffraction et des interférences provenant de nombreux excitons moirés.

Des chercheurs de l'Université de Kyoto ont résolu le problème en utilisant la microfabrication par faisceau d'électrons et la gravure ionique réactive. Ceci leur a permis de séparer individuellement les exciton moiré. Ils ont ensuite employé l'interférométrie de Michelson pour mesurer les signaux d'émission de ces excitons et déterminer leurs temps de cohérence quantique.

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Kazunari Matsuda de l'Institut pour l'Énergie Avancée de l'Université de Kyoto a expliqué : « Nous avons utilisé l'interférométrie de Michelson pour mesurer le temps de cohérence quantique d'un seul exciton moiré ». Les résultats étaient significatifs. À -269°C, la cohérence quantique d'un seul exciton moiré est restée stable pendant plus de 12 picosecondes, soit dix fois plus longtemps que l'exciton dans le matériau semi-conducteur bidimensionnel d'origine.

Cette découverte est cruciale car elle offre de nombreuses applications potentielles. Les excitons de moiré possèdent une cohérence durable, un atout majeur pour l'optimisation de l'informatique quantique et d'autres technologies quantiques. Ils demeurent plus stables dans les franges d'interférence, limitant ainsi les pertes. Cette nouvelle approche peut favoriser des expériences et applications quantiques plus avancées.

L'Université de Kyoto a mis au point une nouvelle méthode pour mesurer la durée pendant laquelle les excitonks moiré peuvent maintenir la cohérence quantique. Cette avancée est cruciale pour les technologies quantiques et pourrait aboutir à des ordinateurs quantiques plus stables et plus efficaces, ce qui profiterait à de nombreux domaines scientifiques et industriels. Les temps de cohérence améliorés et les techniques de mesure précises sont prometteurs pour l'avenir de l'informatique quantique et de la technologie des nanosemiconducteurs.