VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
64 CHAPITRE 3. TECHNIQUES EXPÉRIMENTALES
Fig. 3.3 – Photo du piège d’Innsbrück, on distingue les 2 pièces cruciformes en céramique qui
tiennent les quatre électrodes en lame et les électrodes endcaps en pointe. Image extraite de
la thèse S. Gulde [114] avec l’aimable autorisation du groupe du Prof. Rainer Blatt, copyright
c○2003
Pièges micro-fabriqués Les applications de ces pièges sont principalement la mise au
point de structures intégrables pour l’information quantique. La puissance d’un ordinateur
quantique est entre autres donnée par le nombre de qubits que l’on peut manipuler. Dans
un article de 1996 [115], les performances d’un ordinateur fondé sur un piège à ions sont
estimées : l’application de l’algorithme de Shor pour factoriser un nombre de 10 bits nécessite
alors une cinquantaine d’ions à cause de la redondance nécessaire à la correction des erreurs.
Une chaîne de cette taille possède un très grand nombre de modes de vibration et est, avec
les méthodes actuelles impossibles à manipuler. Comme l’utilisation d’un seul piège est impossible,
une proposition théorique [116] suggère d’utiliser plusieurs pièges dont on parallélise
les opérations. La puissance de calcul dépend alors du nombre de pièges mis en parallèle. Une
telle architecture est technologiquement très ambitieuse, car elle nécessite des pièges de petites
dimensions (entre 10 et 100 microns) et intégrables c’est à dire que l’on peut facilement
juxtaposer pour former une structure fonctionnelle. Les faibles dimensions peuvent conduire
à des raideurs très fortes, ce qui simplifie le refroidissement par bande latérale et diminue la
durée d’une opération logique [115].
Ces dispositifs sont produits grâce à des techniques de micro-fabrication en salle blanche et
sont souvent composés d’un substrat isolant sur lequel on effectue un dépôt métallique pour
ajouter des électrodes. La géométrie du piège de Paul linéaire peut être recréé en perçant
une fente dans le substrat et en déposant sur chaque face et sur chaque côté de la fente des
électrodes [118]. Mais il est également possible de réaliser un potentiel piégeant avec une
géométrie plane, les quatre électrodes sont placées à la surface du substrat et la zone de
piégeage est située au dessus. Cette architecture [117] [119] est plus simple à réaliser car elle
ne nécessite pas la gravure d’une fente. Dans les expériences citées, les substrats utilisés sont
l’alumine, le quartz ou le silicium, les électrodes sont des dépôts d’or ou d’argent. La profondeur
des pièges est de l’ordre de 100 meV, les raideurs axiales valent entre 1 et 5 MHz et les