L’ordinateur quantique pourrait finalement trouver sa solution dans l’électronique ?

D’après une équipe de chercheurs de l’Université de Chicago, certains de nos appareils électroniques, plus précisément leurs composants, pourraient être utilisés pour construire des ordinateurs quantiques. Cette découverte pourrait bien faire évoluer les choses d’une manière inattendue si elle s’avère juste.

Le domaine du quantique, un univers compliqué et soumis à beaucoup de contraintes pour le moment

Si la course au quantique est réputée pour être entamée depuis plusieurs années, celle-ci est encore loin d’être gagnée voire accessible. Les déclarations de Google fin 2019 avaient eu le mérite de reconsidérer cet aspect… si les calculs réalisés par leur machine connue sous le nom de Sycamore représentaient bel et bien une avancée, ils ne permettaient pas d’affirmer que l’informatique quantique avait été atteint.

On se souvient bien sûr du tollé que cela avait provoqué au sein d’IBM clamant que ces calculs pouvaient, en théorie, être réalisés par un ordinateur dit, classique. Preuve que Sycamore ne pouvait être en réalité considéré que comme un calculateur très puissant.

D’autre part, la physique quantique, contrairement à la physique classique dont les principes sont repris dans l’informatique tel qu’on l’utilise aujourd’hui, s’intéresse non pas à l’échelle humaine, mais à l’échelle des atomes. Par conséquent un ordinateur dit quantique répondrait à des principes bien différents que ceux appliqués par les ordinateurs classiques, qui s’appuient sur des calculs binaires (1-0), et non simultanés.

C’est d’ailleurs ce principe de simultanéité qui rend l’informatique quantique si attrayant, les possibilités de calculs, et par conséquent la puissance et rapidité d’exécution seraient alors démultipliées.

Pour l’heure les chercheurs, tout comme les firmes type Google, IBM etc. sont encore soumis à des contraintes matérielles. La théorie de la superposition des états nécessite en effet d’imaginer des machines capables de fonctionner sur un spectre continu, pour lequel la quantité de puissance nécessaire n’a pas encore été atteinte.

Dans l’espoir de l’atteindre un jour, un ensemble de matériaux rares et coûteux sont utilisés par les entreprises technologiques. Chacune étant confronté à un problème majeur : la consommation d’énergie, et la température à maintenir pour garantir le fonctionnement des qubits.

Le carbure de silicium : la lumière au bout du tunnel ?

Il est bien difficile de savoir à quel point la découverte de l’équipe de Chicago peut sembler « révolutionnaire ». Il semblerait toutefois que les pistes avancées, et les hypothèses formulées ont le mérite de nous ramener à la réalité et donc dans le champ des possibles.

L’étude publiée par les chercheurs en décembre, établit la chose suivante : « Toutes les théories actuelles suggèrent que pour obtenir un bon contrôle quantique dans un matériau, il doit être pur et libre de champs fluctuants ». Or les résultats de cette étude auraient permis d’observer qu’avec « une conception appropriée, un dispositif électronique classique peut non seulement atténuer l’impact des impuretés, mais aussi créer des formes supplémentaires de contrôle qui n’étaient pas possibles auparavant », comme l’explique Kevin Miao (l’un des chercheurs sur le projet).

Autrement dit… il serait envisageable de reproduire un état quantique à partir de la structure des électrons observées dans le carbure de silicium, étant lui-même un composant électronique déjà utilisés dans nos appareils.

Observations qui conduisent l’équipe de chercheurs à établir l’hypothèse suivante : « cette découverte pourrait peut-être permettre d’utiliser des composants électroniques actuels pour construire des ordinateurs quantiques ». Hypothèse à vérifier, donc, mais qui laisse de l’espoir…

En outre, à partir de ces découvertes, les scientifiques expliquent avoir mis au point une « radio FM quantique » qui serait en mesure de « transmettre des informations quantiques de la même manière qu’une musique est transmise à une antenne autoradio. Ce qui, d’après David Awschalom, du Laboratoire national d’Argonne, et directeur du Chicago Quantum Exchange, peut nous rapprocher « un peu plus de la réalisation de systèmes capables de stocker et de distribuer des informations quantiques sur les réseaux de fibre optique du monde entier ». Et de conclure par : « De tels réseaux quantiques entraîneraient une nouvelle catégorie de technologies permettant la création de canaux de communication inattaquables, la téléportation d’états d’électron et la réalisation d’un internet quantique ». Vaste programme, dont il conviendra d’examiner ensuite la possible réalisation.