Souvent perçue comme une technologie mystérieuse et révolutionnaire, l’informatique quantique a franchi une étape cruciale grâce à une avancée majeure dans le domaine de l’intrication quantique. Des chercheurs ont établi un nouveau record en intriquant 24 qubits logiques, une prouesse qui représente un pas décisif vers la création d’ordinateurs quantiques fiables et performants.
Qu’est-ce qu’un qubit, et pourquoi est-il si spécial ?
Les ordinateurs classiques fonctionnent grâce à des bits, ces unités d’information qui ne connaissent que deux états : 0 ou 1. C’est simple, direct et cela a permis de créer le monde numérique que nous connaissons aujourd’hui. Toutefois, pour résoudre certains problèmes complexes, comme simuler des molécules en chimie ou optimiser des réseaux logistiques géants, cette simplicité atteint ses limites.
C’est ici qu’interviennent les qubits, générés en manipulant des systèmes physiques à l’échelle atomique ou subatomique. Contrairement aux bits classiques, les qubits peuvent être dans un état de 0, de 1 ou… les deux en même temps grâce à un phénomène appelé superposition. Imaginez-vous en train de chercheur un objet caché dans une pièce : un ordinateur classique devrait inspecter chaque coin un à un, tandis qu’un ordinateur quantique pourrait explorer toute la pièce simultanément.
Ce n’est pas tout. Les qubits possèdent une autre propriété extraordinaire : l’intrication. Ce phénomène permet de lier deux qubits de telle manière que peu importe la distance qui les sépare, l’état de l’un dépendra instantanément de l’autre. Grâce à l’intrication, les ordinateurs quantiques peuvent résoudre certains problèmes en exploitant des connexions complexes entre des qubits, ce qui multiplie ainsi leur capacité de calcul bien au-delà de ce qui est possible avec les systèmes classiques.
Cette puissance immense ouvre des perspectives révolutionnaires, mais elle s’accompagne de défis techniques majeurs, notamment la fragilité des qubits et la difficulté de maintenir leur cohérence.
La fragilité des qubits : pourquoi est-ce un problème ?
Les qubits sont incroyablement sensibles. Ils peuvent perdre leur état en une fraction de seconde sous l’effet du bruit, des vibrations ou même des perturbations électriques minimes. Cette perte de stabilité, appelée perte de cohérence, rend les calculs imprécis, voire inutilisables. De plus, l’intrication, l’un des éléments clés du fonctionnement des ordinateurs quantiques, est tout aussi fragile. L’intrication relie les qubits de manière à ce que l’état de l’un dépende directement de celui de l’autre, même à distance. Sans cet enchevêtrement quantique, un ordinateur quantique n’est qu’une machine coûteuse et inefficace.
Pour rendre ces machines opérationnelles, les chercheurs ont dû trouver des solutions pour protéger les qubits des erreurs. C’est là que les qubits logiques entrent en jeu.
La solution des qubits logiques : qu’est-ce que c’est ?
Imaginez que vous écriviez une phrase importante. Si une lettre est effacée, le reste du texte peut encore donner du sens à votre message. Les qubits logiques fonctionnent sur un principe similaire. Au lieu d’utiliser un qubit isolé pour effectuer un calcul, ils combinent plusieurs qubits physiques. Cette redondance permet de détecter et de corriger automatiquement les erreurs, même si un ou deux qubits défaillent. Cela permet d’assurer une stabilité et une précision bien supérieures, ce qui rend enfin les calculs quantiques exploitables.
Des chercheurs en ont récemment intriqué 24. Il s’agit du nombre le plus élevé jamais atteint à ce jour. Intriquer autant de qubits logiques peut sembler anecdotique pour les non-initiés, mais c’est un exploit technique monumental. Jusqu’à présent, les chercheurs avaient en effet du mal à en intriquer même une poignée tout en maintenant la correction d’erreurs.
Comment ont-ils fait ?
Les chercheurs ont atteint cet exploit grâce à une combinaison de technologies de pointe qui rendent les systèmes quantiques plus stables et fiables. D’un côté, ils ont utilisé le processeur quantique à atomes neutres développé par Atom Computing. Ce dispositif emploie des atomes individuels manipulés avec précision par des lasers pour stocker et traiter des informations. Ces atomes neutres en raison de leur absence de charge électrique sont naturellement plus résistants aux perturbations extérieures, ce qui en fait une base idéale pour des qubits stables.
De l’autre côté, la plateforme de virtualisation des qubits créée par Microsoft a joué un rôle clé. Ce logiciel sophistiqué détecte et corrige les erreurs en temps réel, un défi majeur en informatique quantique. En garantissant que les qubits logiques restent fiables même lors de calculs complexes, cette technologie permet de stabiliser les systèmes quantiques.
La synergie entre ces deux avancées a permis aux chercheurs de démontrer qu’il est possible de construire des systèmes quantiques tolérants aux erreurs, capables de fonctionner efficacement sur des machines commerciales. Cela représente un pas important vers la concrétisation de l’informatique quantique à grande échelle.
Quels sont les impacts pour l’avenir ?
Bien que l’informatique quantique ne soit pas encore à portée du grand public, les implications de cette avancée sont considérables et pourraient révolutionner plusieurs domaines. Par exemple, en chimie et en science des matériaux, les ordinateurs quantiques permettraient de simuler des molécules complexes avec une précision inédite, ce qui faciliterait ainsi la découverte de nouveaux médicaments ou matériaux révolutionnaires.
Dans le secteur de la finance, ils offriraient des outils puissants pour optimiser des portefeuilles d’investissement et résoudre des problèmes de modélisation financière bien trop complexes pour les systèmes actuels. La logistique et l’optimisation bénéficieraient également de ces machines, capables de planifier des itinéraires ou de perfectionner des chaînes d’approvisionnement à une échelle inimaginable.
Un autre domaine clé est la cryptographie. L’informatique quantique pourrait à la fois renforcer la sécurité avec des systèmes inviolables et menacer les technologies actuelles en rendant certains algorithmes obsolètes.
Enfin, ces ordinateurs pourraient jouer un rôle crucial dans l’accélération des découvertes scientifiques, ouvrant ainsi des perspectives encore inimaginables dans des domaines allant de la physique fondamentale à l’intelligence artificielle.
