Saut quantique vers l’informatique de nouvelle génération
Des chercheurs de 91ËżąĎĘÓƵ apportent une contribution
importante à l’informatique quantique
Des physiciens de l’UniversitĂ© 91ËżąĎĘÓƵ ont Ă©laborĂ© un système pour
mesurer l’énergie résultant de l’ajout d’électrons à des
nanocristaux semi-conducteurs ou points quantiques : une
technologie susceptible de révolutionner l’informatique et
plusieurs disciplines scientifiques. Le professeur Peter GrĂĽtter,
vice-doyen (recherche et formations de 2e/3e cycles) à la Faculté
des sciences de 91ËżąĎĘÓƵ, explique que son Ă©quipe de recherche a mis
au point un capteur de force, également appelé capteur cantilever,
qui permet simultanément l’extraction et l’ajout d’électrons à un
point quantique, de même que la mesure de l’énergie dégagée au
cours de cette opération.
La possibilité de mesurer l’énergie à des niveaux infinitésimaux
est une étape importante dans l’élaboration de composés qui seront
éventuellement appelés à remplacer les puces de silicum des
ordinateurs et feront la marque de l’informatique de nouvelle
génération. Actuellement, les ordinateurs fonctionnent à l’aide de
processeurs munis de transistors en mode actif ou inactif
(conducteurs et semi-conducteurs), alors que l’informatique
quantique permet aux processeurs de travailler dans différents
états, ce qui augmente considérablement leur vitesse de traitement,
tout en réduisant leur taille de manière importante.
Le terme « quantum » désigne la quantité minimale d’une grandeur
physique pouvant séparer deux valeurs de cette grandeur. La
connaissance de ces niveaux d’énergie permet aux scientifiques de
comprendre et de définir les propriétés électroniques des systèmes
à échelle nanométrique qu’ils conçoivent.
« Nous caractérisons les propriétés de transport optique et
électronique », explique le professeur Grütter. « Cette étape est
essentielle à l’élaboration de composés susceptibles de remplacer
les puces de silicum des ordinateurs contemporains. »
Les principes électroniques des nanosystèmes déterminent également
leurs propriétés chimiques, si bien que les travaux des chercheurs
pourraient tout à fait déboucher sur des processus chimiques qui
soient Ă la fois plus Ă©cologiques et moins Ă©nergivores. Cette
technologie pourrait par exemple être appliquée aux systèmes
d’éclairage, en utilisant des nanoparticules pour améliorer leur
efficacité énergétique. « Nous pensons que cette méthode aura de
nombreuses applications importantes en recherche fondamentale et
appliquée », explique Lynda Cockins du Département de physique de
91ËżąĎĘÓƵ.
Le principe de ce capteur cantilever est relativement simple : « Le
cantilever mesure environ 0,5 mm (soit l’épaisseur d’un ongle). Il
s’agit grosso modo d’un oscillateur harmonique amorti très
simple, l’équivalent mathématique d’une balançoire pour enfant que
l’on pousse », explique le professeur Grütter. « Le signal que nous
mesurons est l’amortissement du cantilever, ce qui équivaut à la
force nécessaire pour pousser l’enfant sur la balançoire afin qu’il
se maintienne à une hauteur constante. Il s’agit de “l’amplitude
d’oscillation”. »
Cette recherche, dont les résultats ont été publiés en ligne hier
après-midi sur le site de la revue Proceedings of the National
Academy of Sciences, a été menée en collaboration avec les
professeurs Aashish Clerk, Yoichi Miyahara et Steven D. Bennett du
DĂ©partement de physique de 91ËżąĎĘÓƵ et des chercheurs de l’Institut
des sciences des microstructures du Conseil national de recherches
du Canada. Elle a bénéficié d’une subvention du Conseil de
recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, du Fonds
québécois de la recherche sur la nature et les technologies, d’une
bourse d’études Carl Reinhardt et de l’Institut canadien de
recherches avancées.
Cette image reprĂ©sente l’énergie Ă©lectrostatique gĂ©nĂ©rĂ©e par l’ajout d’électrons Ă un point quantique. Elle a Ă©tĂ© prise Ă l’aide d’un microscope Ă force atomique. CrĂ©dit photographique : DĂ©partement de physique, UniversitĂ© 91ËżąĎĘÓƵ.