Les technologies quantiques sont considérées comme une perspective importante pour le développement d’ordinateurs plus puissants, de dispositifs de communication sécurisés et de capteurs de haute précision. Les molécules magnétiques uniques sont des briques de base très prometteuses pour les qubits – les unités d’information de base des ordinateurs quantiques. En raison de leur petite taille, elles possèdent des propriétés quantiques distinctes et peuvent être adaptées avec précision à différentes applications grâce à des processus de synthèse chimique avancés.
Contrôle spin-électrique ciblé
« Pour une utilisation future des molécules magnétiques, nous devons être capables de contrôler leur état quantique, c’est-à-dire leur spin, de manière précise et locale », a déclaré le professeur Philip Willke de l’Institut de physique (PHI) du KIT. Jusqu’à présent, cela a été principalement réalisé à l’aide de champs magnétiques. Cependant, ceux-ci sont difficiles à confiner à des molécules individuelles et ne peuvent être commutés qu’à une vitesse limitée. La tension électrique, en revanche, permet un contrôle rapide et local des spins grâce au couplage spin-électrique.
L’équipe dirigée par Willke a combiné la résonance de spin électronique avec la microscopie à effet tunnel pour étudier spécifiquement les molécules de phtalocyanine de fer (FePc) et les complexes Fe–FePc adsorbés sur une surface. Ces molécules sont particulièrement bien adaptées car elles sont fermement attachées à la surface. Les chercheurs ont pu adresser localement les molécules individuelles et les accorder électriquement à l’aide d’une tension de polarisation appliquée.
Nouvelles perspectives pour les composants quantiques
« Nos résultats montrent que les spins moléculaires peuvent être contrôlés efficacement et localement à l’aide de signaux électriques. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de composants quantiques rapides et compacts », a déclaré Willke. « Contrairement aux champs magnétiques, les champs électriques peuvent être établis plus précisément dans l’espace, et la commutation des signaux électriques est beaucoup plus rapide. »
Les recherches ont impliqué des chercheurs de l’Université féminine Ewha en Corée du Sud. Ils ont élaboré les principes théoriques fournissant une explication de la physique sous-jacente au couplage spin-électrique qu’ils ont observé.
Les méthodes de contrôle électrique pourraient devenir une alternative attrayante aux méthodes magnétiques complexes à l’avenir. À long terme, cette approche pourrait fournir un nouvel élan pour le développement d’ordinateurs quantiques puissants et d’applications dans la technologie de détection quantique et la spintronique.
Publication originale : Paul Greule, Wantong Huang, Máté Stark, Kwan Ho Au-Yeung, Johannes Schwenk, Jose Reina-Gálvez, Christoph Sürgers, Wolfgang Wernsdorfer, Christoph Wolf, Philip Willke: Article : Exchange-mediated spin–electric control of single molecules on surfaces – Journal : Nature Physics – DOI : Lien vers l’étude
Source : KIT
