🧩 Des atomes intriqués à grande distance: l'informatique quantique franchit un pas de géant

Une expérience, menée par une équipe de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW), démontre que deux noyaux atomiques peuvent être intriqués grâce à l'action médiatrice d'électrons. Ces travaux, publiés dans Science, ouvrent la voie à des microprocesseurs quantiques utilisant la même échelle de fabrication que les puces en silicium de nos téléphones ou ordinateurs.

Quand les noyaux atomiques commencent à dialoguer

L'idée d'utiliser les noyaux atomiques comme supports de calcul est ancienne, mais elle se heurtait à un obstacle majeur. Ces noyaux, extrêmement bien isolés, se révélaient très difficiles à connecter entre eux.

Jusqu'ici, la seule manière d'établir un contact consistait à placer plusieurs noyaux dans un même espace électronique. Cette configuration permettait une communication claire, mais ne pouvait être étendue à grande échelle.

Les chercheurs ont contourné cette limite en s'appuyant sur une propriété singulière de l'électron: sa capacité à se délocaliser. En reliant chaque noyau à un électron distinct, puis en laissant ces électrons interagir entre eux, ils ont réussi à établir un canal de communication inédit.

Une passerelle électronique pour l'intrication

Le protocole employé, appelé "porte géométrique", avait déjà été validé pour manipuler avec précision des qubits dans le silicium. Pour la première fois, il a été appliqué à deux noyaux séparés d'environ 20 nanomètres.

Ce chiffre correspond à moins de quarante atomes de silicium côte à côte. À l'échelle humaine, les chercheurs soulignent qu'une telle distance serait comparable à celle entre Sydney et Boston.

Un rapprochement avec l'industrie des semi-conducteurs

Le plus remarquable est que cette échelle de 20 nanomètres est exactement celle des transistors intégrés dans les circuits électroniques actuels. Autrement dit, les qubits nucléaires peuvent désormais cohabiter avec la microélectronique traditionnelle.

Cette compatibilité technique permet d'envisager un futur où les procédés de l'industrie des semi-conducteurs seraient directement appliqués à la fabrication de processeurs quantiques.

Les chercheurs imaginent déjà d'étendre l'intrication à des distances plus grandes encore, en déplaçant les électrons ou en forçant leur extension spatiale. L'approche pourrait alors relier un nombre croissant de qubits sans perte de précision.

Pour aller plus loin: qu'est-ce que l'intrication quantique ?

L'intrication relie deux particules de sorte que leurs états deviennent interdépendants, même si elles sont éloignées. Une mesure effectuée sur l'une influence immédiatement l'autre.

Ce phénomène, validé expérimentalement depuis des décennies, a bouleversé notre vision du réel. Aujourd'hui, l'intrication n'est plus seulement un objet théorique. Elle constitue l'ingrédient central de technologies émergentes comme la cryptographie quantique et l'informatique quantique.