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Erbium et yttrium, un couple symbiotique pour le traitement quantique de l’information

par com.lac - publié le , mis à jour le

Erbium et yttrium, un couple symbiotique pour le traitement quantique de l'information

Les qubits de spin sont de bons supports pour l’information quantique, car ils ont une grande durée de vie, caractéristique indispensable au développement des applications dans le domaine. Leur adressage optique est un enjeu majeur, car il permettrait de faire le lien entre le message porté par les photons qui naviguent déjà dans les réseaux télécoms optiques et des noeuds statiques où l’information peut être stockée et traitée. Malheureusement, peu de spins ont à la fois une grande durée de vie et une adressabilité optique.


Une équipe du LAC vient de proposer une approche hybride en couplant un ion optiquement actif, l’erbium, et un spin nucléaire de grande durée de vie, l’yttrium. Ces deux compères sont naturellement présents lorsqu’on insère l’erbium dans une matrice d’orthosilicate d’yttrium. Er et Y sont voisins et forment une association symbiotique. La présence d’une multitude de voisins d’Y autour de l’Er forme un vaste mikado qui rend le contrôle particulièrement délicat et finalement trop peu sélectif pour être efficace. Les chercheurs du LAC ont montré qu’il était possible de contrôler de façon exclusive une paire Er-Y sans toucher aux autres voisins pourtant proches. Leur démonstration expérimentale s’appuie sur une bonne compréhension de l’exceptionnelle anisotropie du champ magnétique que l’erbium induit dans son rayon d’action. Cette anisotropie est au cœur du contrôle sélectif d’une paire spécifique Er-Y qui forme alors un couple prometteur pour le traitement quantique de l’information.




Figure : maille réduite d’orthosilicate d’yttrium avec en vert un dopant d’erbium. Les ions yttrium sont en bleu, l’oxygène en rouge et la silice en jaune pour former la matrice d’Y2SiO5. Malgré la grande quantité d’yttriums proche de l’erbium, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient adresser optiquement une paire Er-Y séparée ici de 5.4 Angströms (reliée par un trait vert en pointillés).


En savoir plus : Selective optical addressing of nuclear spins through superhyperfine interaction in rare-earth doped solids, B. Car, L. Veissier, A. Louchet-Chauvet, J.-L. Le Gouët, and T. Chanelière, Phys. Rev. Lett. 120, 197401 (2018)


Contact : Thierry Chanelière (PAMS)