Africa-Press – Cameroun. John Clarke, Michel Devoret et John Martinis ont montré que des phénomènes que l’on pensait autrefois cantonnés au monde de l’infiniment petit jouent en fait un rôle central dans le fonctionnement de tous nos appareils modernes, ouvrant ainsi la voie à l’informatique quantique.
Le prix Nobel de physique 2025 a été attribué à John Clarke, Michel Devoret et John Martinis, trois pionniers de la mécanique quantique dont les travaux ont ouvert la voie aux ordinateurs quantiques.
Traditionnellement, la physique quantique est une discipline qui s’intéresse surtout au domaine de l’infiniment petit. Elle a été formalisée pour décrire le comportement des particules subatomiques, comme les électrons, les neutrons, les protons ou les photons – des objets minuscules dont le comportement échappe aux lois de la physique classique, dite « newtonienne ».
À cette échelle, l’énergie, la matière et même la lumière obéissent à des règles contre-intuitives qui reposent largement sur des probabilités ; elles font intervenir de nombreux phénomènes qui n’ont pas d’équivalent dans le monde macroscopique que nous percevons à notre échelle.
De l’infiniment petit à notre échelle
Ou du moins, c’était le consensus avant que les lauréats de cette année n’entrent dans la danse. À partir de 1984, ils ont prouvé que ces phénomènes quantiques avaient aussi un effet très concret sur les circuits électriques et que ces derniers peuvent se comporter comme de véritables systèmes quantiques.
Pour ce faire, ils ont conduit une série d’expériences avec des circuits à base de matériaux supraconducteurs, c’est-à-dire capables de conduire l’électricité sans résistance dans certaines conditions, souvent à une température proche du zéro absolu.
Dans leur dispositif, les composants supraconducteurs étaient séparés par une fine couche de matériau non conducteur. Selon toute vraisemblance, cet élément aurait dû barrer la route aux électrons qui permettent au courant de circuler. Pourtant, un faible courant parvenait tout de même à traverser la barrière isolante.
Les trois chercheurs ont prouvé que cette incongruité était due à la capacité des électrons à se comporter non pas comme des particules individuelles, mais comme une onde collective, capable de traverser un obstacle grâce à ce que l’on appelle aujourd’hui l’effet tunnel.
Plus largement, ils ont démontré que leurs circuits macroscopiqques se comportaient exactement comme le prédit la mécanique quantique: leur énergie est quantifiée. Cela signifie qu’ils ne peuvent absorber ou émettre que des quantités d’énergie bien précises — une propriété qui, jusque-là, était considérée comme réservée au monde quantique à très petite échelle.
En observant et en contrôlant ce phénomène à l’échelle de circuits entiers, Clarke, Devoret et Martinis ont donc démontré que des systèmes macroscopiques (à notre échelle) pouvaient obéir aux lois de la mécanique quantique.
Un nouveau regard sur notre technologie
Cette découverte a forcé toute la communauté scientifique à reconsidérer la nature de la frontière qui sépare le monde quantique et le monde classique. Plus spécifiquement, cela a permis aux chercheurs de réaliser que la mécanique quantique joue en fait un rôle central dans le fonctionnement de tous nos appareils électroniques.
C’est elle qui explique le fonctionnement des transistors, des lasers, des diodes ou encore des capteurs qui composent nos ordinateurs, nos téléphones ou nos systèmes de communication. Autrement dit, sans ces principes quantiques, l’électronique et l’informatique telles que nous les connaissons aujourd’hui n’existeraient tout simplement pas.
Ces travaux ont aussi ouvert la voie à une véritable révolution technologique: l’informatique quantique. En effet, cette capacité à contrôler les états quantiques d’éléments supraconducteurs a permis de conceptualiser ce qu’on appelle aujourd’hui les qubits, les unités logiques de l’informatique quantique.
Contrairement aux bits des ordinateurs classiques, qui ne peuvent prendre que les valeurs 0 ou 1, ces qubits peuvent exister dans une superposition de ces deux états différents, simultanément. C’est cette propriété, propre à la mécanique quantique, qui permet théoriquement de réaliser d’innombrables calculs complexes en parallèle, ouvrant la voie à une puissance de calcul exponentiellement plus importante que tous les ordinateurs conventionnels.
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