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Transporter l'information stockée sur un électron unique

Des physiciens de l'Institut Néel (CNRS), en collaboration avec des chercheurs japonais et allemands, ont conçu et réalisé un dispositif permettant de transférer l'information stockée sur le spin d'un électron unique entre deux boîtes quantiques distantes de 4 microns.

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont réalisé un canal vide d'électron entre deux boîtes semi-conductrices et propulsé dans ce canal l'électron stocké dans l'une des deux boîtes à l'aide d'une onde acoustique de surface. La durée de transfert, de l'ordre la nanoseconde, est alors assez rapide pour que l'information portée par l'électron ne soit pas détruite par les mécanismes de décohérence.

Pour réaliser leurs boîtes quantiques, les chercheurs ont déposé de fines grilles d'or à la surface d'une couche d'arséniure de gallium et d'aluminium (AlGaAs) déposée sur un substrat d'arséniure de gallium (GaAs). Ils piègent ainsi des électrons se déplaçant librement à l'interface entre les deux matériaux semi-conducteurs à l'aide du potentiel électrostatique créé par les grilles. Ce dispositif leur permet aussi de réaliser in situ un électromètre qui leur permet de mesurer simultanément la présence d'un électron dans la boîte et son état de spin.

En répétant cette procédure une dizaine de milliers de fois, les physiciens ont quantifié la fidélité du transfert d'information. Celle-ci approche actuellement les 65 %. Elle est limitée pour l'instant par des processus de dépolarisation de spin principalement actif au cours l'injection entre boîtes quantiques statiques et en mouvement.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

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