Les chercheurs de l'Université de Copenhague ont fait progresser leur technologie quantique à un point tel que la technologie informatique classique ne peut plus suivre. Ils ont développé une puce qui, avec un soutien financier, pourrait être mis à l'échelle et utilisé pour construire le simulateur quantique du futur. Leurs résultats sont maintenant publiés dans Avancées scientifiques .

D'abord est venu Google. Maintenant, des chercheurs de l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague en collaboration avec l'Université de Bochum ont rejoint Google dans la course pour construire le premier ordinateur quantique au monde avec ce qu'ils appellent une "percée majeure".

« Nous possédons désormais l'outil qui permet de construire un simulateur quantique capable de surpasser un ordinateur classique. C'est une avancée majeure et le premier pas vers un territoire inexploré dans le monde de la physique quantique, " affirme le professeur Peter Lodahl, Directeur du Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q).

Spécifiquement, les chercheurs ont développé une nanopuce de moins d'un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain. La puce leur permet de produire suffisamment de particules lumineuses stables, connu sous le nom de photons, codées avec des informations quantiques pour faire évoluer la technologie, et ce faisant, peut atteindre ce que l'on appelle un « avantage quantique » :l'état dans lequel un dispositif quantique peut résoudre une tâche de calcul donnée plus rapidement que le superordinateur le plus puissant du monde.

Alors que les chercheurs n'ont pas encore mené une véritable expérience d'« avantage quantique », leur article dans Avancées scientifiques prouve que leur puce produit une ressource mécanique quantique qui peut être utilisée pour atteindre un « avantage quantique » avec une technologie déjà démontrée.

Pour atteindre cet état, il faut pouvoir contrôler environ 50 bits quantiques, "qubits" - l'équivalent en physique quantique des bits binaires de zéros et de uns utilisés dans nos ordinateurs classiques - dans une configuration expérimentale complète qui dépasse largement les moyens financiers de l'université.

"Cela pourrait nous coûter 10 millions d'euros pour réaliser une véritable expérience qui contrôle simultanément 50 photons, comme Google l'a fait avec les qubits supraconducteurs. Nous ne pouvons tout simplement pas nous le permettre. Cependant, ce que nous, chercheurs scientifiques, pouvons faire, c'est développer une source de photons et prouver qu'elle peut être utilisée pour obtenir un "avantage quantique". " explique le professeur assistant Ravitej Uppu, auteur principal des résultats.

"En attendant, nous utiliserons nos sources de photons pour développer de nouveaux simulateurs quantiques avancés pour résoudre des problèmes biochimiques complexes qui pourraient, par exemple, être utilisé pour développer de nouveaux médicaments. Donc, nous préparons déjà les prochaines étapes de la technologie. Être dans une université permet d'établir les bases d'une technologie et d'en démontrer les possibilités, alors que la mise à l'échelle technologique définitive nécessite un investissement plus important. Nous travaillerons à établir un consortium européen solide de partenaires académiques et industriels en mettant l'accent sur la construction de simulateurs quantiques photoniques avec « l'avantage quantique, '", poursuit Peter Lodahl.

Un avenir radieux pour la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques Diverses écoles existent dans le monde du développement de qubit pour les ordinateurs quantiques, selon les « blocs de construction quantiques » avec lesquels on commence : atomes, électrons, ou photons. Chaque plateforme a des avantages et des inconvénients, et il reste difficile à prévoir, quelle technologie triomphera.

Le principal avantage des ordinateurs quantiques basés sur la lumière est que la technologie est déjà disponible pour augmenter jusqu'à de nombreux qubits en raison de la disponibilité de puces photoniques avancées, qui ont été développés pour l'industrie des télécommunications. Un défi majeur pour générer des qubits photoniques a été de le faire avec une qualité suffisamment élevée. C'est précisément là que les chercheurs de Copenhague ont réalisé leur percée.

"Le Danemark et l'Europe ont de fières traditions dans la recherche en optique quantique, et en même temps une industrie et une infrastructure de télécommunications solides. Ce serait vraiment excitant de combiner ces forces dans une initiative à grande échelle dédiée aux ordinateurs quantiques photoniques. Ce serait fantastique de faire partie d'un processus qui s'étend de la physique quantique fondamentale aux nouvelles applications technologiques, " dit Peter Lodahl.