L'ordinateur quantique fera bientôt partie de la réalité
Un groupe international de recherche mené par des scientifiques de l'université de Bristol, au Royaume-Uni, a mis au point une nouvelle approche d'informatique quantique qui pourrait être rapidement utilisée pour effectuer des calculs complexes que les ordinateurs actuels ne peuvent pas réaliser. La recherche était partiellement financée par le projet QUANTIP («Quantum integrated photonics»), qui a reçu un peu plus de 2 millions d'euros au titre du domaine «Technologies de l'information et de la communication» (TIC) du 7e programme-cadre (7e PC). L'étude a été publiée dans la revue Science. Dans le cadre de leur étude, les scientifiques ont développé une puce de silicium permettant d'effectuer des calculs complexes et des simulations à l'aide de particules quantiques. Ce dispositif représente selon eux une nouvelle voie vers l'ordinateur quantique - un type d'ordinateur puissant qui utilise des bits quantiques (qubits) et non des bits conventionnels que l'on trouve dans les ordinateurs actuels. Contrairement aux bits traditionnels ou aux transistors, qui peuvent apparaître sous l'un des deux seuls états à tout moment (à savoir 1 ou 0), un bit quantique peut apparaître sous plusieurs états en même temps et servir à maintenir et à traiter une plus grande quantité d'informations à un rythme plus rapide. «L'ordinateur quantique ne deviendra pas une réalité avant au moins 25 ans», déclarait le professeur Jeremy O'Brien, directeur du centre de photonique quantique à l'université de Bristol, au Royaume-Uni. «Toutefois, grâce à notre nouvelle technique, il est fort possible que l'on puisse réaliser des calculs allant au-delà des capacités des ordinateurs traditionnels à l'aide d'un ordinateur quantique d'ici moins de 10 ans.» Cette nouvelle technique utilise deux particules de lumière (photons) identiques circulant le long d'un réseau de circuits sur une puce de silicium afin d'effectuer une expérience plus connue sous le nom de «marche quantique». Des expériences sur la marche quantique à l'aide d'un photon ont déjà été menées et peuvent même être modelées de façon exacte par la physique classique des ondes. Toutefois, c'est la première fois qu'une marche quantique est effectuée avec deux particules et ses effets ont de grandes implications. «À l'aide d'un système à double photons, nous pouvons effectuer des calculs exponentiellement plus complexes qu'avant», expliquait le professeur O'Brien. «Nous assistons aux premiers développements d'un nouveau domaine d'informatique quantique qui ouvrira la voie aux ordinateurs quantiques, ce qui nous permettra de comprendre les problèmes scientifiques les plus complexes.» Cette technique «pourrait améliorer notre compréhension de tels processus importants et contribuer, par exemple, au développement de cellules solaires plus efficaces». Elle pourrait également être utilisée pour la création de moteurs de recherche ultra-rapides et efficaces, la conception de matériaux de haute technologie et de nouveaux médicaments. Les scientifiques expliquaient que les progrès ayant permis d'utiliser deux photons au loin d'un sont loin d'être insignifiants, «car les deux particules doivent être identiques dans tous les sens du terme, et en raison de la façon dont ces particules interfèrent ou interagissent l'une avec l'autre. Il n'existe aucune analogie directe de cette interaction dans un domaine autre que la physique quantique». Les chercheurs ajoutaient cependant que ce développement était loin d'être fini. «Maintenant que nous pouvons réaliser et observer directement les marches quantiques à deux photons, les recherches vers un dispositif à trois photons ou encore multi-photons sont relativement simples, mais les résultats seront tout aussi passionnants», affirmait le professeur O'Brien. «À chaque photon ajouté, la complexité du problème augmente de façon exponentielle. Ainsi, si une marche quantique à un photon donne 10 résultats, un système à double photons peut donner 100 résultats et un système à trois photons, 1000 solutions, et ainsi de suite.» Le groupe de recherche prévoit maintenant d'utiliser la puce afin d'effectuer des simulations en mécanique quantique et d'augmenter la complexité de ses expériences non seulement en ajoutant davantage de photons mais également en utilisant des circuits plus grands.
Pays
Royaume-Uni