NVision et l’Université d’Ulm dévoilent un qubit moléculaire lisible par la lumière

Des chercheurs de la startup allemande NVision Quantum Technologies et de l'Université d'Ulm ont conçu une molécule capable de fonctionner comme un bit quantique, ou qubit, et d'être lue individuellement par la lumière. Chemistry World la décrit comme la première molécule de ce type à servir de qubit connecté individuellement par la lumière. Les travaux ont été publiés dans Nature le 28 octobre, et NVision prévoit désormais d'intégrer ces molécules sur des puces photoniques. L'objectif est de démontrer que les qubits moléculaires, longtemps distancés par les ions piégés, les circuits supraconducteurs et les atomes neutres, peuvent être produits en grand nombre.chemistryworld.com

Une molécule conçue pour la tâche

La molécule, di([1,1′-biphenyl]-4-yl)carbene, possède quatre propriétés nécessaires à un qubit adressable individuellement. Sous un faisceau laser, elle ne présente une fluorescence que dans l'un de ses trois états de spin électronique. Ces états de spin durent assez longtemps pour permettre le calcul. Elle brille suffisamment pour être lue, et sa couleur reste assez stable pour permettre l'intrication, rapporte Chemistry World. Jusqu'à présent, les scientifiques ne pouvaient lire les qubits moléculaires que par groupes, en faisant la moyenne de leurs valeurs.chemistryworld.com

NVision a déclaré avoir examiné plus de 150 molécules candidates par ordinateur et en avoir fabriqué 40 en laboratoire. L'équipe a placé un précurseur stable à l'intérieur d'un cristal composé d'une molécule quasi identique, l'a refroidi à 4,5 Kelvin et a utilisé un laser pour transformer le précurseur en qubits actifs. En appliquant des impulsions micro-ondes, les chercheurs ont étendu la cohérence, une mesure de la durée pendant laquelle le qubit conserve son état quantique, à 2,2 millisecondes. Ils ont également constaté que les fréquences d'émission des molécules variaient à peine après plus d'une heure d'excitation répétée.quantumcomputingreport.com+2

L'avis des experts externes

David Awschalom, de l'Université de Chicago, a qualifié cette réalisation d'"architecture de qubit moléculaire de haute qualité" et de "pas significatif vers l'intégration des qubits moléculaires avec des plateformes de communication optique évolutives". Danna Freedman, du MIT, a qualifié la démonstration de l'adressabilité d'une molécule unique de "grand pas pour le domaine".chemistryworld.com

Du cristal à la puce

NVision souhaite utiliser ces molécules dans une architecture qu'elle appelle circuits quantiques intégrés photoniques. Dans cette conception, les spins électroniques se connectent à d'autres qubits via la lumière, tandis que les spins nucléaires servent de mémoire à longue durée de vie. L'entreprise s'est associée à HyperLight, qui fabrique des composants photoniques en niobate de lithium en couches minces, et prévoit ses premiers prototypes de puces intégrées pour le quatrième trimestre 2026. Ses objectifs à long terme sont d'atteindre 1 000 qubits physiques, puis, d'ici 2030, 1 000 qubits logiques tolérants aux pannes sur une puce.optica-opn.org+2

"L'une des plus grandes questions auxquelles chaque modalité est confrontée est la suivante : peut-on passer à l'échelle avec des centaines de milliers de qubits ?", a déclaré Ilai Schwartz, directeur technique de NVision. "Il reste de véritables défis d'ingénierie, mais comme nous nous appuyons sur des processus de fonderie existants, nous n'avons pas besoin de construire de nouvelles usines pour y parvenir".chemistryworld.com