Counting flying qubits (1)

Dans un précédent post, j'ai mentionné que je travaillais sur les qubits volants. Mais qu'est ce que c'est que ces machins qu'on croirait tout droit sortis d'un compte persan rédigé sous LSD ? En fait non, l'idée consisterait à faire du calcul quantique comme avec des photons mais en utilisant des électrons. Comme les électrons ont une charge électrique, ils intéragissent et cela permettrait de fabriquer la porte à deux qubits plus facilement qu'avec des photons qui eux n'intéragissent pas du tout. Récemment, Christian Glattli et ses collaborateurs de l'Ecole Normale Supérieure à Paris ont réalisé un injecteur d'électrons qui pourrait constituer une première brique pour un système à qubits volants (voir l'article original). L'idée consiste à injecter des électrons dans une structure très particulière constituée de plusieurs couches de matériaux de sorte que l'électron se propage à la frontière d'une région plane bien délimitée et dont on peut controler la géométrie de manière à guider les électrons le long de canaux comme on guide les photons dans une expérience d'optique. C'est une longue histoire qui a commencé il y a plus de 20 ans. En gros, dans certains matériaux, il est possible de forcer les électrons à se déplacer au sein d'une couche très fine et en rencontrant très peu d'obstacles. En champ magnétique, un nouvel état du gaz d'électrons aux propriétés fascinantes prend naissance: on appelle cela un fluide de Hall. J'en reparlerai surement dans un prochain post car c'est un système tout à fait fascinant. Mais surtout, c'est la patinoire idéale pour les qubits volants car dans cet état, les excitations qu'on y crée ont tendance à se propager au bord de la goutte de fluide de Hall. Et en plus, elles vont toujours dans la même direction. Enfin, à basse température, elles peuvent se propager sur un paquet de microns avant de sentir les effets des impuretés ou des vibrations du réseau cristallin qui constitue le matériau sous-jacent. Maintenant que l'on dispose d'un injecteur d'électrons, il faut vérifier qu'il injecte des électrons bien proprement, c'est à dire sans altérer leurs propriétés quantiques. Ca c'est une partie du programme des souffrances réjouissances pour mes collègues de l'ENS. Ensuite on aimerait disposer d'un compteur à électrons qui puisse en détecter le passage. Mais un électron, même si ce n'est pas rien, c'est quand même pas grand chose. La difficulté consiste donc à estimer quel sera le signal produit par l'électron qui passe. L'autre problème, c'est qu'en sentant le passage de l'électron, le détecteur va le faire décohérer et transformer le subtil qubit volant en bousin classique. Mais comment ? Quelle est l'ampleur des dégats ? A quelles condition peut on avoir un bon rapport signal sur bruit tout en minimisant la décohérence de l'électron ? Et bien non, je ne vous donnerai pas la recette pour compter les qubits volants dans ce post. Vous attendrez qu'avec Gwendal Fève et Thierry Jolicoeur on ait fini notre article sur le sujet. Ca ne devrait plus tarder.