Rotations ultra-rapides du spin d'un électron basé sur l'interaction d'échange

 

Michel Pioro-Ladrière

Université de Sherbrooke

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2010-2011

Le porteur élémentaire de la charge électrique, l'électron, possède une propriété qui pourrait fort bien révolutionner les technologies de l'information. À la manière d'une toupie, l'électron tourne (ou 'spin') sur lui-même. Cette rotation, soumise aux lois de la mécanique quantique, permettrai de fabriquer un ordinateur pouvant exécuter certains calculs qui nécessiteraient un temps équivalent à l'âge de l'univers sur un ordinateur conventionnel. Grâce à la nanoélectronique, d'importants progrès ont été réalisés dans cette direction. Entre autres, il est possible de manipuler à haute vitesse le spin combiné de 2 électrons voisins, réalisant ainsi une porte logique quantique. La rapidité d'exécution provient de la facilité à moduler l'interaction d'échange. Par contre, la porte quantique la plus fondamentale, soit la rotation d'un seul spin, n'est pas encore au point. La technique usuelle, dite de résonance de spin, donne des temps de rotation de 100 ns. L'intégration de micro-aimants permet de réduire le temps d'opération de 10 fois. Dans le cadre de l'informatique quantique, une rotation plus rapide est toutefois nécessaire.

Pour mon projet de recherche, je propose d'implémenter une rotation ultra-rapide du spin, en tirant profit des avantages des micro-aimants et de l'interaction d'échange. En plus de faciliter la réalisation de calculs quantiques, la méthode proposée permettrait de coupler plus aisément un spin à un photon, un ingrédient essentiel aux technologies des communications du futur. Mon projet contribuera à l'effort canadien présentement déployé en informatique quantique, un domaine de recherche des plus prometteurs.