Une ancienne pierre africaine pourrait posseder la cle des ordinateurs quantiques du futur

Résumé :
Des excitations géantes de Rydberg avec des nombres quantiques principaux aussi élevés que n = 25 ont été observés dans l'oxyde cuivreux (Cu2O), un semi-conducteur dans lequel le diamètre de l'excitation peut atteindre ∼1 μm. La dimension géante de ces excitations entraîne des améliorations de l'interaction excitationnelle d'ordres de grandeur. Les excitation-polarisations de Rydberg, formés par le fort couplage des excitations de Rydberg aux photons de la cavité, sont une voie prometteuse pour exploiter ces interactions et obtenir une plate-forme à l'état solide évolutive et fortement corrélée. Cependant, le couplage fort de ces excitations aux photons de la cavité est resté insaisissable. Ici, en incorporant un mince cristal de Cu2O dans une micro-gravité Fabry-Pérot, nous obtenons un fort couplage de la lumière aux excitation Cu2O Rydberg jusqu'à n = 6 et démontrons la formation d'excitation-polarisations Cu2O Rydberg. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation d'excitation-polarisations à forte interaction et à l'exploration de phases de matière fortement corrélées en utilisant la lumière sur une puce.

 Oxyde de cuivre – le cristal de Cuprite extrait de Namibie utilisé pour fabriquer la polarisation de Rydberg. Crédit : Université de St Andrews


Une nouvelle recherche menée par l'Université britannique de St Andrews a révélé qu'une forme spéciale de lumière fabriquée à l'aide d'une ancienne pierre précieuse namibienne pourrait être la clé de nouveaux ordinateurs quantiques basés sur la lumière, qui pourraient résoudre des mystères scientifiques de longue date. En détail, l'étude a révélé que l'utilisation d'une pierre précieuse d'oxyde cuivreux (Cu2O) extraite naturellement de Namibie.

La recherche a été menée en collaboration avec des scientifiques de l’Université de Harvard aux États-Unis, de l’Université Macquarie en Australie et de l’Université d’Aarhus au Danemark et publiée dans matériaux naturels utilise de l’oxyde de cuivre extrait naturellement (Cu2O) Gemmes de Namibie pour la production des polarisations de Rydberg, les plus grosses particules hybrides lumière-matière jamais créées.

 Figure S1. a, Transmission à travers les DBR montrant expérimentale (lignes pleines); et les résultats simulés par TMM pour les DBR (lignes pointillées) et une cavité (ligne continue grise). Un spectre d'absorption d'un cristal de Cu2O de 75 μm d'épaisseur pris dans une mesure à large bande à faible résolution spectrale (trait continu marron) est également superposé. b, Images de microscopie optique à fond clair des côtés avant (panneau supérieur) et arrière (panneau inférieur) de la cavité.

Les polarisations de Rydberg voyagent continuellement de la lumière à la matière et vice-versa. Dans la polarisation de Rydberg, la lumière et la matière sont comme les deux faces d’une pièce de monnaie, et l’aspect de la matière est ce qui fait que les polarisations interagissent les uns avec les autres.
Cette interaction est importante car c’est elle qui permet la création de simulateurs quantiques, qui sont un type particulier d’ordinateur quantique, dans lequel des informations sont stockées. Bit quantique. Ces bits quantiques, contrairement aux bits binaires des ordinateurs classiques qui ne peuvent être que 0 ou 1, peuvent prendre n’importe quelle valeur entre 0 et 1. Ils peuvent donc stocker plus d’informations et effectuer de nombreuses opérations simultanément.
Cette capacité pourrait permettre aux simulateurs quantiques de résoudre des énigmes importantes en physique, chimie et biologie, par exemple, comment faire supraconducteurs à haute température Pour les trains à grande vitesse, comment rendre les engrais moins chers capables de résoudre la faim dans le monde, ou comment les protéines peuvent être fléchies pour faciliter la production de médicaments plus efficaces.

« Fabriquer un simulateur quantique avec de la lumière est le Saint Graal de la science. Nous avons fait un grand pas vers cela en créant des polarisations de Rydberg, leur composant principal », déclare le chef de projet, le Dr Hamid Ohadi, de l’École de physique et d’astronomie de l’Université. de St Andrews.
Pour créer la polarisation de Rydberg, les chercheurs ont confiné la lumière entre deux miroirs hautement réfléchissants. Un cristal d’oxyde de cuivre a ensuite été ramolli à partir d’une pierre extraite en Namibie et poli en une plaque de 30 micromètres d’épaisseur (plus mince qu’un cheveu humain) et pris en sandwich entre les deux miroirs pour rendre la polarisation de Rydberg 100 fois plus grand que précédemment démontré.

L’un des auteurs principaux, le Dr Sai Kiran Rajendran, de l’école de physique et d’astronomie de l’Université de St Andrews, déclare : « L’achat de la pierre sur eBay a été facile. Le défi consistait à rendre les polarisations de Rydberg existants dans une couleur très étroite. groupe de musique. »
L’équipe est actuellement en train d’affiner ces méthodes afin d’explorer la possibilité de fabriquer des circuits quantiques, qui sont le prochain composant de Simulateurs quantiques.

Sources :

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01230-4

https://dakarinfo.net/une-ancienne-pierre-namibienne-pourrait-detenir-la-cle-des-ordinateurs-quantiques-du-futur/