Fraunhofer : des capteurs quantiques aux ordinateurs quantiques

L'Institut Fraunhofer développe actuellement une technologie de capteurs quantiques promettant de révolutionner les capacités de mesure et de jeter les bases des futurs ordinateurs quantiques. Les efforts de recherche se concentrent sur des capteurs à base de diamant conçus pour fonctionner à température ambiante, éliminant ainsi le besoin des systèmes de refroidissement complexes et coûteux traditionnellement associés aux appareils quantiques.

Ces nouveaux capteurs quantiques sont remarquablement petits et sensibles, permettant des mesures extrêmement précises des signaux les plus faibles. Les applications potentielles couvrent divers domaines, notamment le test de circuits nanoélectroniques dans l'industrie des semi-conducteurs et les avancées en matière de diagnostic médical. Par exemple, les mesures d'ondes cérébrales pourraient un jour être effectuées à l'aide d'un fin film capteur sur la tête, remplaçant un équipement volumineux dépendant du refroidissement.

Les chercheurs de Fraunhofer travaillent activement à des améliorations supplémentaires, en particulier concernant la température de fonctionnement. Leur approche utilise des diamants où un centre azote-lacune est manipulé pour piéger et contrôler un électron qui agit ensuite comme capteur. L'interaction entre cet électron et le diamant permet de mesurer de faibles champs magnétiques sur de longues périodes. Des défis importants résident dans la culture de cristaux de haute qualité et sans défaut requis pour ces applications.

Afin de favoriser la collaboration, l'Institut Fraunhofer IAF a mis en place un laboratoire d'application pour la technologie des capteurs quantiques. Ce laboratoire fournit des systèmes de capteurs quantiques conviviaux aux entreprises industrielles et à d'autres instituts de recherche, dans le but de découvrir de nouveaux domaines d'application et de recueillir les commentaires des clients pour l'optimisation.

Le principe de fonctionnement d'un capteur quantique est fondamentalement similaire à celui d'un qubit, l'unité de calcul de base d'un ordinateur quantique. Alors que la technologie des capteurs utilise un seul qubit comme outil de mesure, les ordinateurs quantiques nécessiteraient des centaines, voire des milliers de qubits, disposés en réseau pour construire des processeurs et des puces mémoire. Les travaux de Fraunhofer sur la magnétométrie quantique créent des conditions favorables pour faire progresser cette frontière technologique essentielle.