Le tout premier plan d’un ordinateur quantique d’une masse hallucinante a été publié

Les scientifiques qui poursuivent le rêve de l’informatique quantique – une technologie qui nous accorderait une puissance de traitement sans précédent – viennent d’obtenir leur plus grand succès, car le tout premier plan de source ouverte pour un ordinateur quantique pratique a été révélé.

Ce plan, qui explique comment fabriquer un ordinateur quantique de la taille d’un terrain de football, prétend résoudre des problèmes jusqu’alors “impossibles à résoudre” à l’aide de la technologie existante – ce qui signifie que cette technologie révolutionnaire pourrait enfin être à notre portée.

“Nous publions aujourd’hui le plan de construction détaillé d’un ordinateur quantique à grande échelle”, a déclaré à The Independent l’un des membres de l’équipe, Winfried Hensinger, du groupe de technologie quantique ionique de l’université du Sussex, au Royaume-Uni .

“La vie va changer du tout au tout. Nous serons en mesure de faire certaines choses dont nous ne pouvions même pas rêver auparavant.”

Au cas où vous ne seriez pas au courant de la saga de l’informatique quantique, cette technologie a été théorisée pour la première fois par le physicien Richard Feynman, lauréat du prix Nobel, en 1982.

Elle doit encore être construite sous une forme pratique, mais elle devrait révolutionner la façon dont nous traiterons des quantités massives de données à l’avenir.

Contrairement aux ordinateurs d’aujourd’hui, qui sont limités aux 1 et 0 des bits du code binaire, l’intrication qui se produit dans la matière à sa plus petite échelle, chaque qubit peut prendre l’état 0, 1 ou une “superposition” des deux . Grâce à l’effet quantique “spooky” connu sous le nom de ” superposition “, les ordinateurs quantiques sont basés sur des qubits

Ainsi, plutôt que d’avoir des bits qui ne peuvent être que 1 ou 0 à un moment donné, les qubits peuvent être tout et n’importe quoi à la fois. Ils peuvent donc effectuer de nombreux calculs simultanément, ce qui leur confère une puissance de traitement sans précédent.

Sans précédent ? Google a affirmé que son “ordinateur quantique” D-Wave 2X était 100 millions de fois plus rapide que votre ordinateur portable, et le consensus général est qu’il ne s’agit même pas d’un véritable ordinateur quantique – un véritable ordinateur quantique a le potentiel de transformer encore plus les choses.

Alors que des équipes du monde entier s’efforcent de construire le tout premier véritable ordinateur quantique, le processus est lent, car l’exploitation de l’étrange effet d’intrication n’est pas une tâche facile.

Jusqu’à présent, les scientifiques ont à peine réussi à construire des dispositifs comportant plus de 10 ou 15 qubits, ce qui ne sera pas très utile à qui que ce soit.

“Les machines de laboratoire souffrent d’une sorte de décrochage appelé décohérence, où les qubits perdent leur ambiguïté et deviennent de simples 1 et 0 – un obstacle technique à la construction d’ordinateurs quantiques pratiques”, explique Paul Rincon pour BBC News.

“Avec notre concept, nous incluons une méthode pour corriger ces erreurs, ce qui donne la possibilité de construire un dispositif à grande échelle”, lui a répondu Hensinger.

“Pour certaines des applications vraiment passionnantes des ordinateurs quantiques, comme l’invention de nouveaux médicaments, ou la compréhension du tissu de la réalité elle-même, la compréhension de l’Univers, la conception de nouveaux matériaux, au lieu de 10 ou 15 bits quantiques, j’ai besoin de beaucoup plus de qubits, peut-être jusqu’à 10 milliards de bits quantiques à terme.”

Hensinger et son équipe affirment que leur nouveau plan directeur s’appuie sur la technologie existante pour surmonter les principaux défis qui ont freiné le développement d’ordinateurs quantiques pratiques et à grande échelle qui pourraient réellement trouver une utilisation en dehors du laboratoire.

L’approche consiste à utiliser des ions (atomes chargés) piégés dans des champs magnétiques comme qubits, et ceux-ci existeraient dans un système de milliers de modules carrés de la taille d’une main.

Ces modules carrés seraient interchangeables, c’est-à-dire qu’ils pourraient être remplacés ou complétés à volonté, ce qui signifie que l’on pourrait théoriquement construire un ordinateur quantique aussi grand que l’on veut.

Chacun de ces modules contiendrait environ 2 500 qubits ioniques, et les champs magnétiques les protégeraient des interférences et préserveraient leurs états quantiques.

Lorsque l’ordinateur est allumé, les opérations sont effectuées par des interactions entre les ions, facilitées par le déplacement de la grille modulaire de manière à les guider doucement les uns vers les autres. Imaginez Pacman se déplaçant dans son labyrinthe de chemins générés de manière aléatoire.

L’équipe explique que les conceptions précédentes d’ordinateurs quantiques proposaient d’utiliser des connexions en fibre optique pour relier les différents modules informatiques, mais que son projet utilise des champs électriques pour transporter les ions d’un module à l’autre.

Selon l’équipe, cette approche permet des vitesses de connexion 100 000 fois plus rapides entre les modules de calcul quantique individuels et permet à l’ordinateur de fonctionner à température ambiante, contrairement aux autres conceptions qui nécessitaient des matériaux supraconducteurs refroidis à des températures peu pratiques.

Une autre amélioration que l’équipe prétend avoir apportée est que, plutôt que d’utiliser des lasers individuels pour maintenir les qubits ioniques en place, elle fait passer un champ de rayonnement micro-ondes à travers tout le système informatique.

“Pour régler les qubits individuels afin qu’ils interagissent ou non avec le champ plus large, il suffit d’appliquer une tension locale”, explique Elizabeth Gibney pour Nature.

Le modèle, qui est désormais accessible à toute équipe de chercheurs, peut être utilisé pour construire un ordinateur quantique capable de remplir un grand bâtiment.

Hensinger et son équipe espèrent que leur propre version sera opérationnelle d’ici deux ans seulement.

“Il ne s’agit plus d’une étude académique, mais bien de toute l’ingénierie nécessaire à la construction d’un tel dispositif”, a-t-il déclaré à The Independent.

À ce stade, disons simplement que nous sommes sceptiques, mais prudemment excités – un sentiment partagé par d’autres chercheurs dans le domaine.

Comme l’a déclaré à Nature Andrea Morello, un physicien de l’université de Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, qui a mis au point sa propre technologie d’informatique quantique, bien que le plan directeur pose certains défis difficiles, “je pense que cet article fait date et qu’il aura une grande influence sur la communauté pendant de nombreuses années”

La recherche a été publiée dans Science Advances.