Une percée quantique qui pourrait révolutionner l'informatique

Les scientifiques ont fait un pas de plus vers la fabrication d'ordinateurs "quantiques" multitâches, plus puissants que les superordinateurs les plus avancés d'aujourd'hui.

Les ordinateurs quantiques exploitent les qualités étranges des particules subatomiques.

Les particules dites quantiques peuvent se trouver à deux endroits en même temps et être étrangement connectées, même si elles sont séparées par des millions de kilomètres.

Une équipe de l'université du Sussex a transféré des informations quantiques entre des puces d'ordinateur à une vitesse et avec une précision record.

Les informaticiens tentent de construire un ordinateur quantique efficace depuis plus de 20 ans. Des entreprises telles que Google, IBM et Microsoft ont développé des machines simples.

Mais, selon le professeur Winfried Hensinger, qui a dirigé les recherches à l'université du Sussex, cette nouvelle avancée ouvre la voie à des systèmes capables de résoudre des problèmes complexes du monde réel dont les meilleurs ordinateurs actuels sont incapables.

"Actuellement, nous disposons d'ordinateurs quantiques avec des micropuces très simples", explique-t-il. "Ce que nous avons réalisé ici, c'est la possibilité de fabriquer de puissants ordinateurs quantiques capables de résoudre certains des problèmes les plus importants pour les industries et la société.

Dans deux endroits à la fois

Actuellement, les ordinateurs résolvent les problèmes de manière linéaire, un calcul à la fois.

Dans le domaine quantique, les particules peuvent se trouver à deux endroits en même temps, et les chercheurs veulent exploiter cette propriété pour développer des ordinateurs capables d'effectuer plusieurs calculs simultanément.

Les particules quantiques peuvent également être séparées par des millions de kilomètres et être étrangement connectées, reflétant instantanément les actions de l'autre. Là encore, on pourrait s'en servir pour développer des ordinateurs plus puissants.

L'un des problèmes rencontrés est la nécessité de transférer les informations quantiques entre les puces de manière rapide et fiable : les informations se dégradent et des erreurs sont introduites.

Mais l'équipe du professeur Hensinger a fait une percée, publiée dans la revue Nature Communications, qui pourrait avoir permis de surmonter cet obstacle.

L'équipe a mis au point un système capable de transporter des informations d'une puce à une autre avec une fiabilité de 99,999993 % et à des vitesses record.

Selon les chercheurs, cela montre qu'en principe, les puces pourraient être reliées entre elles pour créer un ordinateur quantique plus puissant.

Le professeur Michael Cuthbert, directeur du tout nouveau Centre national d'informatique quantique de Didcot, dans l'Oxfordshire, et indépendant du groupe de recherche du Sussex, a qualifié cette percée d'"étape vraiment importante".

Cependant, il a indiqué que des travaux supplémentaires étaient nécessaires pour développer des systèmes pratiques.

"Pour construire le type d'ordinateur quantique qui sera nécessaire à l'avenir, il faut commencer par brancher des puces de la taille d'un ongle de pouce jusqu'à obtenir quelque chose de la taille d'une assiette à dîner. Le groupe Sussex a montré que vous pouvez atteindre la stabilité et la vitesse nécessaires pour franchir cette étape."

"Mais il faut ensuite un mécanisme pour connecter ces antennes et mettre à l'échelle une machine, potentiellement aussi grande qu'un terrain de football, afin d'effectuer des calculs réalistes et utiles, et la technologie de communication pour cette échelle n'est pas encore disponible."

Sahra Kulmiya, doctorante, qui a mené l'expérience à Sussex, a indiqué que l'équipe était prête à relever le défi de faire passer la technologie au niveau supérieur.

"Ce n'est plus seulement un problème de physique", a-t-elle confié à BBC News.

"C'est un problème d'ingénierie, un problème d'informatique et aussi un problème de mathématiques".

"Il est difficile de dire à quel point nous sommes proches de la réalisation de l'informatique quantique, mais je suis optimiste quant à la façon dont elle peut devenir pertinente pour nous dans notre vie quotidienne."

Rolls Royce, l'une des principales sociétés d'ingénierie du Royaume-Uni, est également optimiste quant à cette technologie. Elle collabore avec des chercheurs du Sussex pour développer des machines qui pourraient les aider à concevoir des moteurs à réaction encore plus performants.

De puissants superordinateurs sont utilisés pour modéliser l'écoulement de l'air dans les simulations destinées à tester les nouvelles conceptions de moteurs à réaction.

Transformation de l'ingénierie

Selon le professeur Leigh Lapworth, qui dirige le développement de l'informatique quantique pour Rolls-Royce, un ordinateur quantique pourrait, en principe, suivre le flux d'air avec une précision encore plus grande et le faire rapidement.

"Les ordinateurs quantiques pourraient effectuer des calculs que nous ne pouvons pas faire maintenant et d'autres qui prendraient des mois ou des années. La possibilité de les réaliser en quelques jours transformerait nos systèmes de conception et conduirait à des moteurs encore meilleurs."

Cette technologie pourrait également être utilisée pour concevoir plus rapidement des médicaments en simulant avec précision leurs réactions chimiques, un calcul trop difficile pour les superordinateurs actuels.

Elle pourrait également fournir des systèmes plus précis pour prédire le temps et prévoir l'impact du changement climatique.

Le professeur Hensinger explique que l'idée de développer un ordinateur quantique lui est venue il y a plus de 20 ans.

"Les gens roulaient des yeux et disaient : 'c'est impossible'."

"Et quand les gens me disent que quelque chose ne peut pas être fait, j'aime essayer. J'ai donc passé les vingt dernières années à éliminer les obstacles un par un, jusqu'à ce que l'on puisse maintenant construire un ordinateur quantique pratique."