La nouvelle génération de l'informatique
L'association du traitement de l'information avec la mécanique quantique a conduit à l'idée de réaliser des ordinateurs quantiques. Ils s'appuient sur des propriétés quantiques comme la superposition (la possibilité que des particules existent simultanément à plusieurs endroits) et l'intrication (le fait que deux particules puissent avoir les mêmes propriétés et se comporter de manière identique tout en étant séparées). Dans un ordinateur classique, les bits servent de mémoire en prenant la valeur zéro ou un. Dans un ordinateur quantique, les «qubits» représentent l'information sous forme de mémoire ainsi que par l'état d'intrication avec d'autres particules. Un qubit comporte deux états d'énergie. Leur superposition est décrite par une fonction d'onde, dont l'effondrement (la décohérence) arrête le calcul quantique. La décohérence est un obstacle majeur de la réalisation d'un ordinateur quantique. Le projet 43CAQIP («High fidelity quantum gates with trapped 43Ca+ ions») financé par l'UE a cherché une solution à ce problème. Le terme «haute fidélité» signifie que l'information est transmise avec une grande exactitude. L'objectif du projet était d'utiliser des portes quantiques pour étudier des algorithmes quantiques simples et intriquer plusieurs particules. L'utilisation de l'isotope 43 du calcium (43Ca+) aboutit à un système de qubit qui est insensible aux fluctuations magnétiques, cause principale de la décohérence dans d'autres expériences. L'information est portée par les états internes à longue durée de vie des ions piégés. La génération d'états intriqués dans les ions permet de les utiliser comme des portes logiques, à l'instar de l'électronique numérique. Le projet a mis au point une porte qui a été utilisée sur des ions «chauds» (en vibration) et n'impose par le refroidissement laser des ions piégés (pour réduire leur vibration). Ce résultat est d'une importance majeure pour une informatique quantique à plus grande échelle, qui se traduit généralement par un échauffement non prévu et indésirable des ions piégés. La mise au point de ces portes conduira à des calculs bien plus rapides, qui permettront de résoudre des problèmes dont la complexité dépasse les possibilités des ordinateurs actuels. La mise en œuvre de la porte d'intrication à haute fidélité réalisée ouvre de nombreuses perspectives pour des recherches très intéressantes. Le projet a également enregistré un progrès important vers des calculs quantiques plus exigeants.
