Une équipe de l’Université Fudan en Chine développe un dispositif de mémoire quantique à un seul électron atteignant la limite de densité de stockage

fr.wedoany.com Rapport : Le 17 juillet, les équipes de Zhou Peng et Liu Chunsen de l’Université Fudan ont publié leurs dernières avancées dans la revue Science, inventant la technologie de « mémoire quantique flash » et développant un dispositif doté de la plus grande fenêtre de stockage quantique non volatile au monde, tout en établissant un système théorique de stockage quantique à un seul électron. Cette avancée comble les lacunes théoriques clés pour l’application pratique du stockage quantique.

Les puces de mémoire, en tant que fondement de la puissance de calcul, voient leur latence d’échange de données et leur consommation énergétique constituer des goulets d’étranglement fondamentaux limitant l’amélioration de la puissance de calcul. L’électron est une particule élémentaire indivisible ; théoriquement, « un électron, un bit » représente la limite physique de la densité de stockage. Cependant, l’effet quantique à un seul électron est extrêmement difficile à capturer de manière stable et a longtemps été considéré comme relevant uniquement de la théorie. À la fin du siècle dernier, des scientifiques ont tenté d’observer le stockage à un seul électron, mais les résultats ont montré qu’un seul électron ne contribuait qu’à une variation de tension de quelques dizaines de millivolts, et que cet état disparaissait en moins de 5 secondes. La mémoire dynamique à accès aléatoire (DRAM) actuellement dominante nécessite environ 200 000 électrons pour stocker 1 bit d’information.

Cette équipe avait déjà développé un dispositif ultra-rapide « Dawn » de 400 picosecondes et une puce mémoire flash à architecture hybride « Long Ying », ces résultats ayant été sélectionnés parmi les dix principales avancées scientifiques chinoises de 2025. Cette fois, en s’appuyant sur les principes fondamentaux de la mécanique quantique et en exploitant l’avantage du confinement électronique offert par l’épaisseur atomique des semi-conducteurs bidimensionnels, l’équipe a conçu une structure coplanaire « Guiyi » (drain-canal-source), observant pour la première fois un comportement de stockage stable à un seul électron à température ambiante de 27 °C, surmontant les verrous techniques où l’état à un seul électron ne pouvait être maintenu de manière stable à température ambiante et où le comportement quantique ne pouvait être clairement observé dans des expériences similaires. Ce dispositif de mémoire quantique flash, nommé « Guiyi », ne nécessite l’injection que d’un seul électron pour former une fenêtre de stockage de 0,5 volt, répondant aux normes de commercialisation et atteignant le sommet théorique du stockage de charge « un électron, un bit ». Ce dispositif peut réduire la consommation énergétique de la puissance de calcul à un niveau fondamental, constituant un nouveau noyau de mémoire adapté au développement de l’intelligence générale artificielle.

Sur cette base, l’équipe a innové en proposant la théorie des « ciseaux de densité d’états », révélant pour la première fois un comportement de mémoire quantique anormal jamais observé auparavant : « découper » avec précision des états quantiques spécifiques dans l’espace énergétique, les faisant disparaître de nulle part. La revue Science a évalué que ce résultat introduit un nouveau mécanisme théorique, rendant la manipulation ingénierique des états quantiques une réalité, avec de vastes perspectives et une influence majeure dans les domaines de la physique du stockage et des dispositifs nanométriques.