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Un processeur quantique à l'état... solide

Des chercheurs affirment avoir créé le premier microprocesseur quantique solide, le premier qui ressemble aux circuits électroniques classiques de la microinformatique. Ce circuit supraconducteur est une étape importante pour l'informatique quantique, qui veut mettre à profit les propriétés étonnantes de la mécanique quantique pour augmenter les capacités de calculs d'un ordinateur. Cependant les auteurs eux-mêmes précisent qu'on est encore très loin de la construction de cette machine quantique.

Un processeur classique stocke l'information sous forme de bits correspondant soit à 0 soit à un 1. Dans un ordinateur quantique, les bits peuvent être 0, 1 ou les deux à la fois... grâce à l'une des propriétés de la mécanique quantique, la superposition de deux états Cela permet d'augmenter les capacités de stockage et de calculs.Des bits quantiques -ou qubits- ont déjà été conçus à partir d'atomes dans des molécules, d'ions piégés ou d'atomes artificiels (comme ceux qui ont été mis au point en France par le groupe Quantronique du CEA). La difficulté suivante est d'intégrer et d'interconnecter ces qubits dans un circuit.

C'est cette étape que l'équipe conduite par Robert Schoelkopf et Steven Girvin (Yale University, USA) a franchi. Ces chercheurs ont construit une puce supraconductrice avec deux qubits. Ces qubits sont des atomes artificiels composés de millions d'atomes d'aluminium qui se comportent comme un seul et qui peuvent se trouver dans deux états à la fois (superposition). L'ensemble fonctionne dans un environnement réfrigéré à quelques degrés seulement au-dessus du zéro absolu (-273,15°C).

Pour être performants, les qubits doivent maintenir le plus longtemps possible leur état quantique. L'équipe de Girvin est parvenu à le maintenir jusqu'à une microseconde (performance comparable au Quantronium du CEA), ce qui permet déjà de réaliser des calculs. Les chercheurs ont d'ailleurs testé deux algorithmes spécialement développés pour des systèmes quantiques, comme celui de l'annuaire inversé pour lequel ils ont obtenu 80% de réussite. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature (édition en ligne du 28 juin). Pour pouvoir fabriquer un ordinateur quantique, il faut assembler un grand nombre de qubits, les interconnecter et pouvoir lire leurs réponses avec un très bon taux de fiabilité. Il faudrait aussi prolonger l'état quantique des qubits pour améliorer les capacités de calculs. De longues années de recherche en perspective avant qu'un calculateur quantique équipe un laboratoire...

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