La physique quantique au secours du transfert de données

Transférer des données sans perte de qualité : un nanotube de carbone pourrait être un solide allié.

Smartphones et ordinateurs en témoignent, la quantité de données traitées de façon informatique connait une croissance exponentielle et va s’amplifier, notamment avec l’arrivée de la 5G.

Depuis des années, des dispositifs électroniques exploitant la nature quantique des électrons viennent en appui du stockage, du transfert et du traitement de données informatiques. Le problème ? L’information quantique portée par ces électrons reste très instable. Bien plus, il est quasi impossible de la transporter à longue distance sans la perdre entre les composants des cartes électroniques.

Bonne nouvelle, des chercheurs de l’UCLouvain et de l’Université de Paris sont parvenus à créer une nanostructure artificielle permettant le transport, sur de longues distances, de cette information quantique. La clé ? La spintronique, technologie qui utilise le spin* de chaque électron en plus de sa charge.

Une cage protectrice

Le Pr Jean-Christophe Charlier et le chercheur qualifié Aurélien Lherbier, de l’Institute of Condensed Matter and Nanosciences de l’UCLouvain, les laboratoires Matériaux et phénomènes quantiques et ITODYS de l’Université de Paris, ont réussi à générer une plateforme protectrice, semblable à une cage, en utilisant des nanotubes de carbone multi-parois dont seule la surface externe subit des modifications chimiques. Le bénéfice est double : la modification chimique permet d’envoyer un signal de spin très fort au sein de la nanostructure tout en isolant les spins vers les parois internes du nanotube naturellement mieux protégées contre certains phénomènes de diffusion de spin qui diluent et modifient l’information originale.

« Des calculs basés sur les données expérimentales semblent porter la distance de transport de spin au-delà du millimètre contre quelques dizaines et centaines de micromètres mesurés auparavant dans le graphène, un système nanoscopique bidimensionnel très proche », explique Aurélien Lherbier. Cette avancée technologique pourrait apporter un solide gain de temps dans le traitement des données mais aussi une forte diminution de la consommation énergétique des ordinateurs.

> uclouvain.be/cage-carbone

La présence des molécules sur la paroi externe du nanotube permet de concentrer l’information dans les parois internes de la nanostructure, via le spin de l’électron.

* spin : propriété purement quantique de l’électron, souvent illustrée – bien qu’erronément ! – par une rotation sur lui-même à l’instar du système planétaire.