{"id":10716,"date":"2023-12-18T18:13:50","date_gmt":"2023-12-18T18:13:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/sao-tome-e-principe\/politique\/ordinateur-quantique-des-molecules-intriquees-pour-la-premiere-fois"},"modified":"2023-12-18T19:41:56","modified_gmt":"2023-12-18T19:41:56","slug":"ordinateur-quantique-des-molecules-intriquees-pour-la-premiere-fois","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/sao-tome-e-principe\/toutes-les-actualites\/ordinateur-quantique-des-molecules-intriquees-pour-la-premiere-fois","title":{"rendered":"Ordinateur quantique\u00a0: des mol\u00e9cules intriqu\u00e9es pour la premi\u00e8re fois"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – S\u00e3o Tom\u00e9 e Pr\u00edncipe. <\/strong><\/span>Le de\u0301veloppement des technologies quantiques promet la re\u0301solution de proble\u0300mes actuellement non calculables, en temps raisonnable, par des ordinateurs classiques, comme le de\u0301cryptage du syste\u0300me RSA (syste\u0300me de chiffrement utilisant une fonction mathe\u0301matique a\u0300 sens unique) au c\u0153ur de la se\u0301curite\u0301 d\u2019Internet.<\/p>\n

Dans le milieu acade\u0301mique, cela permet e\u0301galement d\u2019e\u0301tudier et de simuler des syste\u0300mes pre\u0301sentant encore beaucoup de myste\u0300res tels que les syste\u0300mes de spins (proprie\u0301te\u0301s de certaines particules de matie\u0300re pouvant s\u2019apparenter a\u0300 un moment magne\u0301tique) en interaction. Pour la premie\u0300re fois, deux e\u0301quipes inde\u0301pendantes de chercheurs \u2013 du Massachusetts Institute of Technologie et de l\u2019Universite\u0301 de Princeton \u2013 ont re\u0301ussi a\u0300 montrer la possibilite\u0301 d\u2019utiliser pour de tels syste\u0300mes des mole\u0301cules en re\u0301ussissant a\u0300 les intriquer. Leurs travaux ont e\u0301te\u0301 publie\u0301s le 7 de\u0301cembre 2023 dans la revue Science.<\/p>\n

L\u2019intrication : des particules lie\u0301es entre elles<\/b><\/p>\n

Pour comprendre, revenons d\u2019abord sur le fonctionnement des ordinateurs quantiques. Ces derniers ne\u0301cessitent de disposer de qubits (e\u0301quivalent quantique des bits informatiques, e\u0301le\u0301ments minimaux d\u2019information pouvant prendre deux valeurs, 0 ou 1). Ces qubits sont obtenus sous diffe\u0301rentes formes, Google et IBM utilisent la technologie de supraconductivite\u0301, mais l\u2019on peut aussi utiliser des ions (atomes charge\u0301s e\u0301lectriquement) ou des atomes de Rydberg (atomes place\u0301s dans des e\u0301tats de hautes e\u0301nergies). Pour e\u0302tre utilisables, ces qubits doivent e\u0302tre intrique\u0301s, c\u2019est-a\u0300-dire que leurs e\u0301tats ne peuvent e\u0302tre conside\u0301re\u0301s se\u0301pare\u0301ment.<\/p>\n

Le de\u0301veloppement des technologies quantiques promet la re\u0301solution de proble\u0300mes actuellement non calculables, en temps raisonnable, par des ordinateurs classiques, comme le de\u0301cryptage du syste\u0300me RSA (syste\u0300me de chiffrement utilisant une fonction mathe\u0301matique a\u0300 sens unique) au c\u0153ur de la se\u0301curite\u0301 d\u2019Internet.<\/p>\n

Dans le milieu acade\u0301mique, cela permet e\u0301galement d\u2019e\u0301tudier et de simuler des syste\u0300mes pre\u0301sentant encore beaucoup de myste\u0300res tels que les syste\u0300mes de spins (proprie\u0301te\u0301s de certaines particules de matie\u0300re pouvant s\u2019apparenter a\u0300 un moment magne\u0301tique) en interaction. Pour la premie\u0300re fois, deux e\u0301quipes inde\u0301pendantes de chercheurs \u2013 du Massachusetts Institute of Technologie et de l\u2019Universite\u0301 de Princeton \u2013 ont re\u0301ussi a\u0300 montrer la possibilite\u0301 d\u2019utiliser pour de tels syste\u0300mes des mole\u0301cules en re\u0301ussissant a\u0300 les intriquer. Leurs travaux ont e\u0301te\u0301 publie\u0301s le 7 de\u0301cembre 2023 dans la revue Science.<\/p>\n

L\u2019ordinateur quantique et ses qubits<\/b><\/p>\n

Pour comprendre, revenons d\u2019abord sur le fonctionnement des ordinateurs quantiques. Ces derniers ne\u0301cessitent de disposer de qubits (e\u0301quivalent quantique des bits informatiques, e\u0301le\u0301ments minimaux d\u2019information pouvant prendre deux valeurs, 0 ou 1). Ces qubits sont obtenus sous diffe\u0301rentes formes, Google et IBM utilisent la technologie de supraconductivite\u0301, mais l\u2019on peut aussi utiliser des ions (atomes charge\u0301s e\u0301lectriquement) ou des atomes de Rydberg (atomes place\u0301s dans des e\u0301tats de hautes e\u0301nergies). Pour e\u0302tre utilisables, ces qubits doivent e\u0302tre intrique\u0301s, c\u2019est-a\u0300-dire que leurs e\u0301tats ne peuvent e\u0302tre conside\u0301re\u0301s se\u0301pare\u0301ment.<\/p>\n

En me\u0301canique quantique, un syste\u0300me peut prendre plusieurs e\u0301tats de\u0301finissant des grandeurs observables (e\u0301nergie, vitesse ou position), que l\u2019on peut mesurer, mais plus important encore, il peut se trouver dans des e\u0301tats interme\u0301diaires e\u0301tant un peu ceci et un peu cela. Ce me\u0301canisme, connu par l\u2019expe\u0301rience de pense\u0301e du chat de Schro\u0308dinger (lire l\u2019encadre\u0301 ci-dessous), s\u2019appelle la superposition d\u2019e\u0301tats. De manie\u0300re ge\u0301ne\u0301rale, un syste\u0300me quantique va osciller entre plusieurs e\u0301tats se retrouvant dans ces superpositions (on peut imaginer une aiguille, jaugeant la quantite\u0301 de chaque e\u0301tat, oscillant dans le temps).<\/p>\n

Le ce\u0301le\u0300bre chat de Scro\u0308dinger<\/b><\/p>\n

La superposition d\u2019e\u0301tats est un phe\u0301nome\u0300ne contre-intuitif au c\u0153ur de la physique quantique. Pour aider a\u0300 appre\u0301hender ce phe\u0301nome\u0300ne, le physicien Erwin Schro\u0308dinger cre\u0301e, en 1935, une expe\u0301rience de pense\u0301e. Imaginer un chat enferme\u0301 dans une boi\u0302te avec un dispositif libe\u0301rant du poison de\u0301clenche\u0301 par un syste\u0300me quantique (dans sa formulation originelle, il s\u2019agit d\u2019un capteur de radioactivite\u0301). N\u2019ayant aucun moyen de savoir si le dispositif s\u2019est de\u0301clenche\u0301 ou non, on ne peut savoir si le chat est mort ou non qu\u2019en ouvrant la boi\u0302te, fixant ainsi l\u2019e\u0301tat de sante\u0301 du fe\u0301lin. Avant d\u2019ouvrir la boi\u0302te, le chat est \u201cmort et vivant\u201d, non pas comme un zombie, mais parce que pre\u0301sent dans une superposition des deux e\u0301tats. Pour un syste\u0300me quantique, cela signifie qu\u2019il e\u0301voluera suivant le comportement des deux e\u0301tats, ce qui entrai\u0302ne des phe\u0301nome\u0300nes propres a\u0300 la physique quantique.<\/p>\n

L\u2019enjeu de la recherche en informatique quantique est l\u2019intrication de qubits<\/b><\/p>\n

Prenons maintenant deux syste\u0300mes quantiques : s\u2019ils sont parfaitement inde\u0301pendants, leurs aiguilles oscilleront de manie\u0300re totalement de\u0301corre\u0301le\u0301e, l\u2019une n\u2019influenc\u0327ant pas l\u2019autre. L\u2019intrication est le parfait oppose\u0301 de l\u2019inde\u0301pendance : une fois intrique\u0301s, les e\u0301tats des syste\u0300mes ne peuvent plus e\u0302tre conside\u0301re\u0301s se\u0301pare\u0301ment, leurs aiguilles bougent ensemble. Le plus intrigant est que ce lien entre les syste\u0300mes fait qu\u2019agir sur l\u2019un aura instantane\u0301ment des effets sur l\u2019autre, qu\u2019importe la distance les se\u0301parant, me\u0302me s\u2019ils sont a\u0300 l\u2019autre bout de l\u2019Univers l\u2019un de l\u2019autre.<\/p>\n

L\u2019enjeu de la recherche en informatique quantique est l\u2019intrication de qubits. \u201cLa ressource du calcul quantique est l\u2019intrication entre qubits que l\u2019on obtient en les faisant interagir entre eux. On recherche donc a\u0300 utiliser des syste\u0300mes interagissant fortement a\u0300 longue distance\u201d, nous explique Fre\u0301de\u0301ric Chevy, professeur a\u0300 l\u2019E\u0301cole Normale Supe\u0301rieure de Paris (ENS) et directeur de l\u2019E\u0301cole Doctorale de Physique d\u2019I\u0302le-de-France, et n\u2019ayant pas pris part aux deux nouvelles e\u0301tudes.<\/p>\n

C\u2019est donc pour cela que la recherche actuelle s\u2019est tourne\u0301 vers les ions, interagissant par l\u2019interaction de Coulomb (interaction entre charges e\u0301lectriques, les oppose\u0301s s\u2019attirent tandis que les charges identiques se repoussent), ou vers les atomes de Rydberg, facilement polarisables (c\u2019est-a\u0300-dire qu\u2019il y a une le\u0301ge\u0300re se\u0301paration des charges positive et ne\u0301gative a\u0300 faible e\u0301chelle et pouvant donc interagir a\u0300 longue distance de ce fait).<\/p>\n

Des mole\u0301cules gele\u0301es au laser pour cre\u0301er des qubits<\/b><\/p>\n

Les mole\u0301cules, assemblage chimique d\u2019atomes, sont une piste pour ame\u0301liorer les syste\u0300mes d\u2019information quantique. \u201cLes mole\u0301cules sont inte\u0301ressantes de ce point de vue la\u0300 car elles interagissent fortement, a\u0300 longue distance et sont stables. Le proble\u0300me, c\u2019est qu\u2019elles sont plus difficiles a\u0300 refroidir et ce n\u2019est que re\u0301cemment que l\u2019on a re\u0301ussi a\u0300 faire des gaz quantiques mole\u0301culaires\u201d, nous pre\u0301cise Fre\u0301de\u0301ric Chevy.<\/p>\n

Deux e\u0301quipes de recherche inde\u0301pendantes ont ainsi publie\u0301 le 7 de\u0301cembre 2023 dans Science deux articles montrant qu\u2019il est possible en laboratoire d\u2019intriquer des mole\u0301cules de CaF, compose\u0301es d\u2019un atome de calcium et d\u2019un atome de fluor. Elles ont choisi cette mole\u0301cule pour sa capacite\u0301 a\u0300 e\u0302tre refroidi a\u0300 de tre\u0300s basses tempe\u0301ratures et pour son caracte\u0300re polaire impliquant une interaction longue distance entre les mole\u0301cules.<\/p>\n

Les mole\u0301cules ont e\u0301te\u0301 refroidies a\u0300 100 \u03bcK (environ \u2013273\u00b0C) au-dessus du ze\u0301ro absolu, tempe\u0301rature la plus basse possible a\u0300 laquelle toute particule est immobile. Pour atteindre des tempe\u0301ratures aussi basses, les physiciens ne peuvent pas utiliser un simple frigo. C\u2019est en partie a\u0300 l\u2019aide de laser que les chercheurs ont re\u0301ussi a\u0300 refroidir a\u0300 d\u2019aussi basses tempe\u0301ratures les mole\u0301cules de CaF.<\/p>\n

Ce refroidissement est difficile du\u0302 au spectre complexe des mole\u0301cules (ensemble des longueurs d\u2019onde pouvant e\u0302tre e\u0301mises et absorbe\u0301es). Cette complexite\u0301 ne permet pas le refroidissement laser direct : en effet, les mole\u0301cules de CaF passent par un refroidissement par gaz tampon avant d\u2019e\u0302tre refroidies par laser a\u0300 des tempe\u0301ratures avoisinant le ze\u0301ro absolu.<\/p>\n

\u201cUne nouvelle plateforme pour la re\u0301alisation de calculs quantiques\u201d<\/b><\/p>\n

\u201cCe re\u0301sultat sugge\u0300re une nouvelle plateforme pour la re\u0301alisation de calculs quantiques qui pourraient s\u2019affranchir des limitations des techniques actuelles. Compare\u0301 aux atomes de Rydberg dont elles sont les plus proches cousines, les mole\u0301cules froides n\u2019ont pas de proble\u0300me de dure\u0301e de vie\u201d, commente Fre\u0301de\u0301ric Chevy.<\/p>\n

Au-dela\u0300 de l\u2019application aux ordinateurs quantiques, les chercheurs de l\u2019universite\u0301 de Princeton souhaitent explorer la possibilite\u0301 de simuler des mate\u0301riaux complexes et des syste\u0300mes ou\u0300 un grand nombre de particules interagissent, ces derniers e\u0301tant difficilement de\u0301crits par des simulations classiques. Un autre champ d\u2019e\u0301tude possible est la chimie des mole\u0301cules intrique\u0301es, leur e\u0301tat particulier pouvant engendrer des comportements encore inconnus.<\/p>\n

Pour plus d’informations et d’analyses sur la S\u00e3o Tom\u00e9 e Pr\u00edncipe<\/a>, suivez Africa-Press<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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