Des rotaxanes mixtes pour les plus petits des ordinateurs

Les ordinateurs classiques stockent et traitent l'information sous forme de bits. Ces bits peuvent avoir la valeur 1 ou 0. Les ordinateurs quantiques utiliseront des bits quantiques (les qubits), capables de représenter simultanément plusieurs valeurs entre zéro et un.

Cette propriété permet de conduire des calculs complexes bien plus rapidement qu'avec les ordinateurs actuels. Les chercheurs du projet HYBROQUBITS (Developing hybrid organic-inorganic rotaxanes for quantum information processing) ont voulu rapprocher un peu plus de la réalité cette informatique non binaire et non-silicium.

Avec le soutien de l'UE, les chercheurs se sont appuyés sur des travaux précédents conduisant à de petits aimants associés avec des machines moléculaires et capables de basculer entre deux états sans l'aide d'une force externe. La difficulté était de regrouper beaucoup de ces éléments pour fabriquer des ordinateurs très rapides.

Les chercheurs du projet HYBROQUBITS ont conçu des systèmes mixtes qui associent les propriétés physiques de composés organiques et minéraux, par exemple une conductivité élevée, des propriétés magnétiques et l'auto-assemblage. Ils ont ainsi utilisé une chimie supramoléculaire pour synthétiser des [3]-rotaxanes, qui présentent des filets organiques passant à travers des anneaux minéraux de Cr7Ni.

La chimie supramoléculaire permet de fabriquer de nombreuses structures voisines à partir de blocs de base similaires. Les chercheurs ont utilisé la diffraction X sur monocristal pour vérifier la structure des grosses molécules de rotaxanes produites. L'étape suivante a été de surveiller les mouvements moléculaires via une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire.

Les étapes futures consisteront à trouver des méthodes pour lier les molécules afin de fabriquer les unités de base d'un ordinateur quantique, et pour activer ou non les interactions entre les qubits. Par exemple, un composé organique photosensible devrait permettre d'utiliser la lumière pour activer ou non la communication pendant les calculs entre les qubits tissés en un seul axe.