Face aux défis technologiques et sociétaux que représentent le stockage, le transfert et le traitement des données informatiques, des dispositifs électroniques exploitant la nature quantique des électrons sont intégrés depuis déjà de nombreuses années dans les ordinateurs, smartphones et autres circuits électroniques que nous utilisons quotidiennement.
Problème : l’information quantique portée par ces électrons et qui pourrait rendre ces ordinateurs encore plus puissants si elle était utilisée pleinement reste de nature très instable. Il est pratiquement impossible de la transporter sans la perdre entre les composants présents sur des cartes électroniques.
Afin de palier à cette instabilité et de gagner considérablement en vitesse de traitement des données, trois équipes d’Université de Paris et de l’Université Catholique de Louvain, sous la direction de Clément Barraud du Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, sont parvenues à créer une nanostructure artificielle permettant le transport sur des longues distances de l’information quantique en utilisant la spintronique, une technologie qui consiste à utiliser le spin de chaque électron en plus de leur charge.
Les résultats de cette étude ont été publiés le 31 juillet 2020 dans la revue Science Advances. La quantité des données traitées informatiquement connait une croissance exponentielle et va continuer de s’amplifier dans les années à venir notamment avec l’arrivée de la 5G. Chacun possède dans son smartphone ou son ordinateur plusieurs milliers de photos, des heures de vidéos ou encore de musique.
Le stockage de l’ensemble de ces informations et leur exploitation afin d’être de lues, modifiées, et enregistrées représentent le cheminement classique du traitement de l’information par ordinateur. Afin d’optimiser au maximum ces processus, certains circuits spintroniques, technologie quantique nées dans les années 80 qui utilise le spin de l’électron en plus de sa charge, sont aujourd’hui présents dans pratiquement tous les éléments de stockage de l’information que ce soit dans un disque dur magnétique ou une MRAM (Magnetic Random Access Memory). « Problème, si le stockage de l’information sous forme magnétique a fait des progrès fulgurants ces dernières années, approchant les 40 Go/cm², le transport de l’information de spin sur puce reste délicat et très instable » rappelle Roméo Bonnet, premier auteur de cette étude. Pour dépasser le paradigme actuel des architectures informatiques, ce verrou technologique reste cependant absolument nécessaire à débloquer.