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Posté par Isabelle le Vendredi 03/02/2012 à 12:00
Ordinateur quantique: une théorie validée

La Sphère de Bloch est une représentation d’un qubit
Illustration: Smite-Meister/Wikipedia - Licence Creative Commons
Un ordinateur quantique pourrait largement battre les ordinateurs actuels en termes de performances. Le groupe de Corinna Kollath, professeure de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) à l’Université de Genève (UNIGE) et membre du Pôle de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) national MaNEP, a construit un modèle théorique qui permet d’évaluer la vitesse (On distingue :) maximale d’un ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états quantiques. De petits...) basé sur un système solide. Ce sont des physiciens du Max Planck Institute qui se sont chargés de la validation expérimentale de cette théorie sur la base des indications de leurs collègues genevois. Succès sur toute la ligne: les mesures sont en accord avec le modèle prédictif. Une réussite qui vaut à cette recherche d’être publiée dans le dernier numéro de la revue Nature.

La transmission et le traitement de l’information dans un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des...) quantique sont basés sur des principes radicalement différents de ceux d’un ordinateur classique. Tandis que ce dernier fonctionne sur une logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage,...) binaire, autrement dit une succession de 0 et 1, l’ordinateur quantique peut, sous certaines conditions, intégrer un plus grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de valeurs possibles. Et qui dit plus de valeurs possibles, dit plus de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :). Un ordinateur quantique rendrait possibles des calculs inimaginables avec un ordinateur classique.

Les étranges lois du monde (Le mot monde peut désigner :) quantique permettent à deux objets très petits d’être intriqués. Ils partagent donc un état identique même s’ils se trouvent séparés par une grande distance. Jusqu’ici, aucun modèle théorique général n’a réussi à décrire à quelle vitesse ce système à deux objets intriqués peut voyager dans un solide après avoir été créé. Or il s’agit là d’une donnée importante puisqu’une version possible de l’ordinateur quantique repose justement sur l’intrication quantique.

C’est pour pallier ce manque que le groupe de Corinna Kollath à l’UNIGE a mis au point (Graphie) un modèle théorique capable de rendre compte de la propagation dans un système solide d’un couple intriqué d’objets quantiques et de déterminer sa vitesse maximale. Restait à le soumettre au verdict de l’expérience. Ce dont les physiciens du Max Planck Institute à Garching (Allemagne) se sont chargés.

Ceux-ci ont commencé par refroidir un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) de rubidium à des températures extrêmement basses avant d’organiser ses atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) en plusieurs rails unidimensionnels superposés grâce à des lasers. Au final, le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ressemblait à plusieurs boîtes à œufs à une seule rangée empilée les unes sur les autres.

En réglant ensuite l’intensité de ces lasers, les spécialistes ont excité certains de ces atomes, leur donnant la possibilité de rejoindre leur voisin et de former une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) d’atomes (doublon) , en laissant derrière eux une «boîte» vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) ou un trou (holon). Ce doublon et ce holon forment un système à deux objets quantiques intriqués dont chaque membre se propage en direction opposée le long du rail (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors généralement sur...) unidimensionnel, à une vitesse qu’il a fallu mesurer pour valider les théories des physiciens de Genève.

Grâce à un procédé d’imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La...) atomique très puissant et à de très nombreuses mesures pour augmenter la précision, les expérimentateurs du Max Planck Institute ont pu déterminer la vitesse de propagation des pairs doublon/holon intriqués. En 0.0025 secondes, doublons et holons ont parcouru une distance équivalente à dix atomes voisins. Toutes les données obtenues par cette expérience s’accordent parfaitement avec le cadre théorique développé par les physiciens de Genève.

Ce travail apporte incontestablement des éléments importants sur le chemin qui mène vers la mise au point d’un ordinateur quantique qui devrait révolutionner le monde de l’électronique.

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Source: UNIGE - Université de Genève
 
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