Des oscillateurs non-linéaires apportent de nouveaux outils pour le traitement de l’information quantique
Obéissant aux lois de la physique classique, le fonctionnement et la mémoire des ordinateurs standard repose sur les chiffres binaires 0 et 1 où l’état de chaque bit (la plus petite unité d’information) est défini comme étant soit l’un soit l’autre. Les perspectives extraordinaires qu’apporte l’informatique quantique reposent sur le fait que l’unité d’information de base appelée bit quantique ou «qubit» peut être simultanément dans les états 0 et 1 («en superposition»). L’étrange phénomène d’intrication quantique, en vertu duquel deux ou plusieurs objets en superposition sont liés de manière inextricable même si une grande distance les sépare, implique que les qubits peuvent être couplés pour fonctionner comme des portails de logique quantique pour le traitement d’informations en parallèle. Alors que la compréhension de la science sous-jacente, et les investissements dans ce secteur, ne cessent de se développer, l’informatique quantique devient rapidement une réalité et ses applications dans le monde réel pourraient devenir concrètes dans les quelques années à venir. À cette fin, le projet Suptango, financé par l’UE, s’est attaché à mettre au point des résonateurs supraconducteurs à micro-ondes non linéaires et des états non-classiques de rayonnements micro-ondes, et à appliquer ces systèmes à la science de l’information quantique. Algorithmes quantiques Présentant l’ampleur des perspectives apportées par cette science, le professeur et chercheur principal du projet, Jonas Bylander, explique: «En concevant des algorithmes quantiques intelligents, nous pouvons programmer un ordinateur quantique pour résoudre des problèmes qui, dans certains cas, ne trouveraient de solution sur un ordinateur classique qu’en plusieurs millions d’années.» Suptango a démontré le potentiel d’une méthode novatrice et évolutive basée sur des oscillateurs non-linéaires qui permet une détection ultra-sensible de l’état d’un bit d’information quantique et est utilisée pour recueillir les informations d’un calcul quantique. Le projet a également démontré la faisabilité de l’amplification de micro-ondes à la limite ultime de la sensibilité, ce qui est d’autant plus important que l’information quantique encodée dans des quanta uniques (photons) du champ peut facilement être noyée même dans le plus infirme des bruits. Une source de photons micro-ondes quantiques intriqués a également été présentée, et pourrait trouver des applications dans l’informatique quantique à variables continues, la communication quantique et la détection quantique. Maintenir l’UE à la pointe de la technologie quantique Le potentiel gigantesque que présente l’informatique quantique en fait un domaine ultra-concurrentiel. Les résultats de Suptango constituent une sérieuse avancée vers la compatibilité d’un traitement de l’information quantique à variables continues par l’intermédiaire de l’exploitation des états non classiques des rayonnements micro-ondes. Cette approche permettant un contrôle extrêmement pointu des micro-ondes quantiques en ayant recours à des dispositifs supraconducteurs, elle est par conséquent au cœur d’un secteur en plein essor et présente un intérêt stratégique de taille pour l’UE. Pour que ces travaux passent à l’étape suivante et s’approchent du stade de commercialisation, il est nécessaire de réaliser «des investissements audacieux dans le développement du matériel, des logiciels, des systèmes de contrôle et des cas d’utilisation et d’applications quantiques, comme le fait le nouveau Flagship de l’UE sur la Technologie quantique», souligne Jonas Bylander. Dans ce contexte, Jonas Bylander a aujourd’hui rejoint une équipe qui travaille à la construction d’un processeur quantique supraconducteur, avec un financement partiel du nouveau consortium Flagship www.opensuperq.eu (OpenSuperQ).
Mots‑clés
Suptango, quantum, qubit, informatique, information, intrication, superposition, supraconducteur, rayonnements micro-ondes, photons, algorithmes
