Imaginons des circuits tels de véritables atomes artificiels, dans lesquels les variables électriques (comme le courant) sont aussi quantiques que la vitesse d’un électron dans un atome. Une vision à portée de main du Groupe Quantronique de l’institut Iramis de la Direction de la recherche fondamentale du CEA qui, en 1997, a notamment réalisé un circuit supraconducteur à une jonction Josephson : la boîte à paires de Cooper.
De quoi inspirer d’autres leaders mondiaux en la matière, comme la société NEC ou l’Université de Yale. Cette dernière, en 2004, a livré la version «transmon » de ce circuit, aujourd’hui utilisé par tous les acteurs du domaine, dont Google, pour réaliser des processeurs quantiques élémentaires.
Les recherches du groupe du CEA sont plus larges :
– Qu’il s’agisse de tester des prédictions importantes en physique mésoscopique (échelle de grandeur à laquelle la mécanique quantique régit le transport électronique), grâce à des contacts métalliques de taille atomique ;
– Ou d’obtenir une preuve de concept pour une mémoire quantique à base d’électrons piégés dans le diamant, ouvrant la voie à des processeurs quantiques hybrides combinant circuits et entités microscopiques…
Les « quantroniciens » ont également amélioré par quatre ordres de grandeur la sensibilité de la Résonance paramagnétique électronique, une étape intermédiaire vers le contrôle quantique d’un spin électronique unique !
Des recherches parallèles sont également menées.
Ce qui a notamment permis aux chercheurs de l’Iramis d’injecter dans un circuit des électrons uniques sans exciter les autres électrons présents. De même, des physiciens d’un autre institut de la Direction de la recherche fondamentale, l’Inac, ont exploité des transistors CMOS de très petite taille réalisés avec le Leti, institut de CEA Tech, pour faire passer un courant par un seul état quantique électronique…