Des chercheurs de l’université de l’Alberta au Canada ont réalisé une percée impressionnante en nanotechnologie. Ils sont parvenus à construire l’équivalent d’une boîte quantique mais avec un seul atome. Jusque-là, il en fallait des milliers... Peut-être une voie vers des ordinateurs beaucoup plus petits et bien moins gourmands en énergie.

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    Sur cette image prise au microscope à effet tunnel, les boîtes quantiques constituées d'un seul atome de silicium sont bien visibles. On en voit qui sont couplées, comme des atomes dans une molécule, et d'autres indépendantes. Crédit : Robert A. Wolkow

    Sur cette image prise au microscope à effet tunnel, les boîtes quantiques constituées d'un seul atome de silicium sont bien visibles. On en voit qui sont couplées, comme des atomes dans une molécule, et d'autres indépendantes. Crédit : Robert A. Wolkow

    Robert A. Wolkow est un membre de l'Institut national de nanotechnologienanotechnologie (INNT) canadien. Lancé en 2001, cet institut de recherche pluridisciplinaire fait collaborer des chercheurs en physique, chimie, biologie, informatique ainsi que ceux de l'industrie pharmaceutique et du monde médical. Il est situé sur le campus de l'université de l'Alberta à Edmonton et avec ses 20.000 mètres carrés c'est l'une des installations de recherche les plus avancées au monde.

    Dans ce cadre, Wolkow et ses collègues ont construit des boîtes quantique (en anglais quantum dotsquantum dots) constituées d'un seul atome de silicium alors que jusqu'à présent, des milliers d'atomes de différents éléments étaient nécessaires. Avec ce genre de dispositif, il devrait être possible de manipuler des électrons pour effectuer des calculs. On savait déjà le faire avec les boîtes quantiques habituelles mais il fallait les refroidir considérablement.

    Moins d'un nanomètre

    Avec des boîtes quantiques constituées d'un seul atome sur un cristal de silicium, les calculs peuvent être menés à température ambiante. Ces dispositifs deviennent donc équivalents à des transistors de puces électroniques mais dont la taille et la consommation électrique sont, expliquent les chercheurs, mille fois moindres !

    Les boîtes quantiques ainsi réalisées sont d'un diamètre inférieur à un nanomètrenanomètre et ce sont les plus petites du monde. Les électrons peuvent se mouvoir facilement d'une boîte à une autre, un peu comme ils le feraient dans une moléculemolécule et des liaisons apparaissent naturellement entre les boîtes.

    Plusieurs dispositifs basés sur les boîtes quantiques mais qui restent aujourd'hui dans le domaine théorique, comme des ordinateursordinateurs encore plus miniaturisés et économes en énergieénergie, pourraient peut-être passer du rêve à la réalité dans un avenir proche. On peut penser, également, que ces nouvelles boîtes pourraient s'avérer cruciales pour la réalisation d'un ordinateur quantique.