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Le `` couteau suisse '' atomique développé pour une mesure précise des matériaux pour les ordinateurs quantiques

Le `` couteau suisse '' atomique développé pour une mesure précise des matériaux pour les ordinateurs quantiques



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Les scientifiques ont développé un nouvel instrument qui peut effectuer trois mesures différentes à l'échelle de l'atome simultanément.

L'appareil aidera les chercheurs à faire de nouvelles découvertes sur les propriétés de matériaux spéciaux qui sont cruciales pour le développement de la prochaine génération d'ordinateurs quantiques.

Ce faisant, ils espèrent nous rapprocher de la révolution très médiatisée de l'informatique provoquée par les ordinateurs et les appareils quantiques.

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Mesures précises à l'échelle atomique

La nouvelle technologie, développée par des scientifiques de l'Institut national des normes et de la technologie (NIST), est capable d'imager des atomes uniques, de cartographier des collines et des vallées à l'échelle atomique sur des surfaces métalliques et isolantes, et d'enregistrer le flux de courant à travers des matériaux minces d'atomes. soumis à des champs magnétiques géants. De plus, il peut faire tout cela en même temps.

Le couteau suisse pour les mesures à l'échelle atomique a été développé par le chercheur du NIST Joseph Stroscio et ses collègues, dont Johannes Schwenk et Sungmin Kim. L'équipe a récemment présenté un article détaillé sur la construction de l'appareil pour leExamen des instruments scientifiques.

"Nous décrivons un plan que d'autres personnes peuvent copier", a déclaré Stroscio dans un communiqué de presse. "Ils peuvent modifier les instruments dont ils disposent; ils n'ont pas besoin d'acheter de nouveaux équipements."

Crucial pour l'avenir de l'informatique quantique

Comme il peut effectuer simultanément des mesures à des échelles allant du nanomètre au millimètre, l'instrument peut aider les chercheurs à analyser précisément les origines atomiques de plusieurs propriétés inhabituelles dans des matériaux qui peuvent s'avérer cruciales pour une nouvelle génération d'ordinateurs et d'appareils de communication.

"En reliant l'atomique à la grande échelle, nous pouvons caractériser les matériaux d'une manière que nous ne pouvions pas auparavant", a déclaré Stroscio.

L'instrument comprend un trio d'appareils de mesure de précision. Ceux-ci comprennent un microscope à force atomique (AFM), un microscope à effet tunnel (STM), qui permettent aux chercheurs d'examiner les propriétés microscopiques des solides. Le troisième outil est utilisé pour enregistrer la propriété macroscopique du transport magnétique - qui est le flux de courant en présence d'un champ magnétique.

«Aucun type de mesure unique ne fournit toutes les réponses pour comprendre les matériaux quantiques», a expliqué le chercheur du NIST Nikolai Zhitenev. "Cet appareil, avec de multiples outils de mesure, donne une image plus complète de ces matériaux."

Construire un appareil trois-en-un

Afin de construire l'instrument, l'équipe du NIST a conçu des versions plus compactes des AFM existants et des appareils de mesure de transport magnétique. Ils ont ensuite intégré les outils à une STM existante.

Les pièces séparées sont montées à l'intérieur d'un cryostat, un dispositif qui refroidit le système à un centième de degré au-dessus du zéro absolu. Cela minimise la gigue quantique aléatoire des particules atomiques en même temps que les effets quantiques à grande échelle sont plus prononcés et plus faciles à mesurer.

L'appareil trois-en-un, qui est protégé contre le bruit électrique externe, est cinq à 10 fois plus sensible que tout autre ensemble d'instruments similaires précédents, selon les chercheurs.

L'équipe, explique Stroscio, avait du mal depuis des années à réduire considérablement le bruit électrique dans les mesures de leur appareil:

"Nous avons maintenant atteint la résolution ultime donnée par les limites thermiques et quantiques dans ce nouvel instrument", a déclaré Stroscio.

"J'ai l'impression d'avoir escaladé le plus haut sommet des montagnes Rocheuses", a-t-il ajouté. "C'est une belle synthèse de tout ce que j'ai appris au cours des 30 dernières années."

Alors que beaucoup pensent qu'une révolution informatique quantique est à l'horizon, des outils comme ceux-ci joueront probablement un rôle important dans la création des machines qui alimenteront l'avenir.


Voir la vidéo: Développer lordinateur quantique à Sherbrooke (Août 2022).