Clé à emporter
- Des dispositifs mécaniques simples ont inspiré une avancée récente dans l'informatique quantique.
- Des chercheurs de Stanford ont inventé une technique informatique utilisant des dispositifs acoustiques qui exploitent le mouvement.
- L'informatique quantique a fait des progrès significatifs ces dernières années, notamment avec la démonstration de ce qu'on appelle la suprématie quantique.
Agnetta Cleland
Les ordinateurs quantiques pratiques pourraient se rapprocher de la réalité grâce à de nouvelles recherches inspirées par des dispositifs mécaniques simples.
Des chercheurs de l'université de Stanford affirment avoir développé un dispositif expérimental essentiel pour les futures technologies basées sur la physique quantique. La technique implique des instruments acoustiques qui exploitent le mouvement, comme l'oscillateur qui mesure le mouvement dans les téléphones. Cela fait partie d'un effort croissant visant à exploiter les étranges pouvoirs de la mécanique quantique pour l'informatique.
"Alors que de nombreuses entreprises expérimentent l'informatique quantique aujourd'hui, les applications pratiques au-delà des projets de "preuve de concept" sont probablement dans 2-3 ans", a déclaré Yuval Boger, directeur marketing de la société d'informatique quantique Classiq à Lifewire dans un entretien par e-mail. "Au cours de ces années, des ordinateurs plus grands et plus performants seront introduits, et des plates-formes logicielles permettant de tirer parti de ces machines à venir seront adoptées."
Le rôle des systèmes mécaniques dans l'informatique quantique
Les chercheurs de Stanford tentent de ramener les avantages des systèmes mécaniques à l'échelle quantique. Selon leur récente étude publiée dans la revue Nature, ils ont atteint cet objectif en associant de minuscules oscillateurs à un circuit capable de stocker et de traiter l'énergie dans un qubit, ou " bit " d'information quantique. Les qubits génèrent des effets mécaniques quantiques qui pourraient alimenter des ordinateurs avancés.
La façon dont la réalité fonctionne au niveau de la mécanique quantique est très différente de notre expérience macroscopique du monde.
"Avec cet appareil, nous avons montré une prochaine étape importante en essayant de construire des ordinateurs quantiques et d'autres appareils quantiques utiles basés sur des systèmes mécaniques", a déclaré Amir Safavi-Naeini, l'auteur principal de l'article, dans le communiqué de presse. "Nous cherchons essentiellement à construire des systèmes de 'mécanique quantique mécanique'."
Fabriquer ces petits appareils mécaniques a demandé beaucoup de travail. L'équipe a dû fabriquer des composants matériels à des résolutions nanométriques et les placer sur deux puces informatiques en silicium. Les chercheurs ont ensuite fabriqué une sorte de sandwich qui collait les deux puces ensemble, de sorte que les éléments de la puce du bas faisaient face à ceux de la moitié supérieure.
La puce inférieure possède un circuit supraconducteur en aluminium qui forme le qubit de l'appareil. L'envoi d'impulsions micro-ondes dans ce circuit génère des photons (particules de lumière), qui codent un qubit d'informations dans la machine.
Contrairement aux appareils électriques conventionnels, qui stockent les bits sous forme de tensions représentant un 0 ou un 1, les qubits dans les appareils de mécanique quantique peuvent également représenter simultanément des combinaisons de 0 et de 1. Le phénomène connu sous le nom de superposition permet à un système quantique de sortir dans plusieurs états quantiques à la fois jusqu'à ce que le système soit mesuré.
"La façon dont la réalité fonctionne au niveau de la mécanique quantique est très différente de notre expérience macroscopique du monde", a déclaré Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Progrès en informatique quantique
La technologie quantique progresse rapidement, mais il y a des obstacles à franchir avant qu'elle ne soit prête pour des applications pratiques, a déclaré Itamar Sivan, PDG de Quantum Machines, à Lifewire dans une interview par e-mail.
"L'informatique quantique est probablement le moonshot le plus difficile qui nous occupe en tant que société en ce moment", a déclaré Sivan. "Pour que cela devienne pratique, il faudra des progrès et des percées significatifs dans plusieurs couches de la pile informatique quantique."
Actuellement, les ordinateurs quantiques sont hantés par le bruit, ce qui signifie qu'avec le temps, les qubits deviennent si bruyants que nous n'avons aucun moyen de comprendre les données qui s'y trouvent, et ils deviennent inutiles, Zak Romaszko, un ingénieur du société Universal Quantum a déclaré dans un e-mail.
"En pratique, cela signifie que les algorithmes pour les ordinateurs quantiques sont limités à seulement un petit laps de temps ou un petit nombre d'opérations avant l'échec", a déclaré Romaszko. "Il n'est pas clair si ce régime bruyant peut produire des résultats pratiques, bien que plusieurs chercheurs pensent que la simulation de produits chimiques de base est à portée de main."
L'informatique quantique a fait des progrès significatifs ces dernières années, notamment avec la démonstration de la soi-disant "suprématie quantique" dans laquelle un ordinateur quantique a effectué une opération qui, selon les auteurs, aurait pris environ 10 000 minutes à une machine ordinaire années à compléter. "Il y a eu un débat sur la question de savoir si un ordinateur ordinaire aurait pris autant de temps, mais c'est toujours une démonstration remarquable", a déclaré Romaszko.
Une fois les obstacles techniques résolus, Sivan prédit que d'ici quelques années, l'informatique quantique commencera à avoir un impact significatif sur tout, de la cryptographie à la découverte de vaccins."Imaginez à quel point la pandémie de Covid-19 aurait été différente si les ordinateurs quantiques avaient pu aider à découvrir un vaccin en une fraction du temps", a-t-il déclaré.
