Créer des mémoires à partir de seulement quelques atomes

Beaucoup rêvent de mémoires de données compactes sur lesquelles un seul atome permettrait de sauvegarder un bit de données. Malheureusement, les atomes fixés seuls sur un support sont souvent si sensibles qu’ils ne conservent leur orientation magnétique qu’une fraction de microseconde, explique Wulf Wulfhekel du KIT. Le chercheur et ses collègues ont réussi l’exploit de multiplier cette durée par un milliard et de la porter à plusieurs minutes. «Ce résultat n’ouvre pas seulement la voie à des mémoires d’ordinateur plus compactes, mais pourrait également déboucher sur le développement d’ordinateurs quantiques», déclarait le chercheur avec enthousiasme. Les ordinateurs quantiques se basent sur les propriétés de physique quantique des systèmes atomiques et pourraient représenter, au moins en théorie, un avantage énorme en termes de vitesse de traitement par rapport aux ordinateurs classiques.

Dans leur dernière expérience, les chercheurs ont placé un atome d’holmium unique sur un support de platine. Les atomes des deux éléments sont pour ainsi dire «invisibles» l’un pour l’autre du point de vue de la diffusion de leur spin. Normalement, les électrons du support interagissent avec l’atome et déstabilisent l’état initial du spin de l’atome en une fraction de seconde. Dans le cas de l’holmium et du platine, les interactions déstabilisatrices n’ont pas lieu à des températures proches du zéro absolu (autour d’1 K). Pour leurs expériences, les chercheurs utilisent un nouveau microscope à effet tunnel, pauvre en vibrations grâce à un refroidissement spécial et permettant des temps de mesure prolongés.

Dans le cadre de l’expérience, les scientifiques ont inscrit des informations par le biais des champs magnétiques externes avec lesquels le spin de l’holmium avait été ajusté. Le KIT estime que les bases du développement de mémoires de données compactes et d’ordinateurs quantiques sont ainsi posées.