Informatique quantique : cette avancée française nous propulse vers des applications concrètes

La promesse de l'informatique quantique est de transformer divers secteurs tels que la chimie, la médecine, l'aéronautique et l'intelligence artificielle. En contraste avec les ordinateurs classiques qui utilisent des bits binaires, les ordinateurs quantiques exploitent des qubits. Ces qubits peuvent exister dans plusieurs états simultanément grâce à la mécanique quantique, notamment la superposition et l'intrication, permettant d'explorer de nombreuses solutions à la fois. À l'avenir, ces systèmes pourraient résoudre des problèmes actuellement inaccessibles aux superordinateurs.

Malgré ces promesses, la complexité sous-jacente est significative. Les phénomènes quantiques se manifestent à des échelles extrêmement petites où les lois de la physique diffèrent radicalement de notre expérience quotidienne. La technologie nécessite une précision extrême pour fonctionner correctement.

Un obstacle majeur à l'évolution de l'informatique quantique est la décohérence, qui empêche les qubits de conserver leurs informations assez longtemps pour les calculs complexes. L'état d'un qubit dépend d'un paramètre invisible, similaire à l'angle d'une toupie en rotation. Toute perturbation, même mineure, peut modifier la fréquence et entraîner une décohérence, compromettant ainsi l'information quantique.

L'environnement extérieur perturbe continuellement les qubits par des fluctuations électriques, vibrations, ou défauts matériels. Contrairement aux ordinateurs classiques qui tolèrent des imperfections, les qubits nécessitent un environnement quasi parfait. Une phase bien définie doit être maintenue, sinon les effets quantiques disparaissent.

Pour limiter ces perturbations, une équipe de chercheurs, incluant Matthieu Delbecq, a publié une étude dans Nature Communications . Ce travail, bien qu'il ne présente pas un qubit utilisable, montre un contrôle précis de l'environnement électronique dans un nanotube de carbone, élément central de l'approche de C12. Ils ont validé que le matériau est suffisamment pur et que l'environnement électronique des électrons peut être contrôlé.

Les chercheurs ont fabriqué un circuit quantique utilisant un nanotube de carbone suspendu au-dessus d'électrodes. En appliquant des tensions alternées, ils ont créé un potentiel périodique, modifiant le déplacement des électrons. Ce contrôle a permis de créer une bande interdite d'énergie, essentielle pour prévenir certaines excitations parasites.

La pureté du matériau et la manipulation précise de l'environnement électrostatique des électrons sont essentielles pour construire des qubits fiables. «L'idée est de contrôler électriquement et de manière reproductible le potentiel vu par les électrons», explique Matthieu Delbecq.

Manipulation d'une puce quantique sous microscope. © Sophie Derrien

L'objectif est maintenant d'intégrer des qubits dans cette architecture. La vérification de l'efficacité de la bande interdite d'énergie pour améliorer la stabilité des états quantiques est cruciale. Si cette protection s'avère efficace, elle pourrait offrir une défense supplémentaire contre les perturbations sans complexifier excessivement les circuits.

Cette approche est en ligne avec la vision de C12, qui privilégie la qualité intrinsèque des qubits plutôt que la quantité. Cette avancée pourrait également bénéficier à l'ensemble de l'écosystème quantique, applicable à divers matériaux comme le silicium ou le germanium.

Bien que l'ordinateur quantique universel ne soit pas encore réalisable, cette étape rapproche les chercheurs d'une technologie fonctionnelle et fiable.

Des chercheurs français, dont certains de la startup C12, ont publié une avancée importante pour mieux protéger les qubits. L'approche pourrait réduire la décohérence, un obstacle majeur à la fiabilité des machines quantiques. Cette étape est cruciale pour le développement d'applications concrètes en informatique quantique.

D’après Presse-citron.