Sebastian Krinner est le premier lauréat du prix Lopez-Loreta à l'ETH Zurich. Le physicien a un objectif clair :il veut construire un ordinateur quantique qui soit non seulement puissant, mais fonctionne également sans erreurs.

"Ici, tout au fond de ce récipient blanc, sont les circuits, " explique Sebastian Krinner avec une fierté évidente, après avoir guidé le visiteur à travers la grande salle remplie d'équipements de haute technologie. Le physicien a installé son expérience à l'arrière du Quantum Device Lab – et il est susceptible de passer d'innombrables heures de travail ici dans les années à venir. Après tout, cette année, Krinner est le premier récipiendaire du prestigieux prix Lopez-Loreta, ce qui lui permettra de faire avancer son projet à l'ETH Zurich au cours des prochaines années.

États quantiques sensibles

Krinner poursuit une entreprise ambitieuse. En tant que scientifique senior dans le groupe de recherche d'Andreas Wallraff, il vise à faire franchir une nouvelle étape au développement des ordinateurs quantiques. "Quand il s'agit d'ordinateurs quantiques, le but est généralement de contrôler autant de qubits que possible, " explique-t-il. " Cependant, les gens oublient souvent que les qubits ne fonctionnent pas parfaitement en tant que porteurs d'informations quantiques. » Les états quantiques fragiles peuvent être perturbés assez facilement, permettant à des inexactitudes et à des informations incorrectes de s'infiltrer dans les calculs.

Alors, comment maintenir ce taux d'erreur aussi bas que possible ? Krinner vise à montrer que cela peut être réalisé à l'aide de qubits logiques. Un qubit logique comprend plusieurs qubits interconnectés qui fonctionnent ensemble comme un seul qubit, mais d'une manière plus stable et donc moins sujette aux erreurs.

Montage expérimental complexe

Cependant, C'est plus facile à dire qu'à faire. D'abord, les qubits individuels doivent déjà avoir un haut niveau de fiabilité avant de pouvoir être interconnectés. S'ils ont un taux d'erreur de plus d'un pour cent, la connexion à un qubit logique est en fait contre-productive – le taux d'erreur augmenterait alors au lieu de baisser. En outre, les qubits doivent être connectés dans un espace très réduit. Le contrôle des éléments de mécanique quantique plats devient ainsi beaucoup plus difficile.

Krinner travaille actuellement à connecter quelques qubits à des qubits logiques et à vérifier expérimentalement leur comportement. Dans le récipient blanc, le cœur de son système de test, les qubits sont refroidis à des températures incroyablement basses de quelques millikelvins - en d'autres termes, presque au zéro absolu. Attaché à une construction futuriste et contrôlé via de nombreux câbles coaxiaux fins, les qubits sont ensuite interconnectés de manière quantique sous la forme souhaitée.

Une vision claire

Le monde de la physique quantique fascine Krinner depuis qu'il a commencé à étudier la physique à Ratisbonne et à Paris. Il a pu travailler avec une grande variété de systèmes pendant son séjour à l'ETH. En tant que doctorant sous Tilman Esslinger, il a travaillé avec des atomes ultrafroids en tant qu'objets de mécanique quantique qui sont capturés et refroidis dans des pièges laser. Sous Wallraff, il travaille maintenant avec des circuits supraconducteurs, qu'il peut afficher sur son bureau à des fins de démonstration. « Il se passe beaucoup de choses dans ce type de travail, " explique Krinner. " J'aime beaucoup la variété. " Du travail théorique à la planification et à la mise en œuvre des expériences, ainsi que la construction de tests expérimentaux complexes et la fabrication de circuits de mécanique quantique en laboratoire de salle blanche, l'éventail des tâches que le chercheur doit maîtriser est large.

Mais Krinner a une vision claire :si le développement des qubits logiques se déroule comme prévu, il vise à les intégrer dans un ordinateur quantique plus puissant pour la deuxième partie de son projet. "Les ordinateurs quantiques ont un grand potentiel technique, car ils sont capables de résoudre des tâches de calcul complexes et chronophages beaucoup plus efficacement que les ordinateurs conventionnels, " explique Krinner. " Ils sont également très inspirants d'un point de vue scientifique, car le développement de ces machines nous fournit de nombreuses nouvelles informations sur le fonctionnement de la physique dans ces domaines. Krinner a encore beaucoup de travail à faire avant de pouvoir donner vie à sa vision. Toujours, le prix Lopez-Loreta lui donne l'opportunité de nommer deux doctorants pour donner un élan supplémentaire à son projet.