Nouvelle percée dans le domaine de l'informatique quantique en 2024

Nouvelle percée dans le domaine de l'informatique quantique en 2024

Mercredi, Janvier 24, 2024 Science IT

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L'informatique quantique est une discipline en plein essor qui promet de révolutionner le monde de l'informatique tel que nous le connaissons aujourd'hui. Les ordinateurs quantiques ont la capacité de résoudre des problèmes complexes de manière beaucoup plus efficace que les ordinateurs classiques. Cependant, jusqu'à récemment, ces ordinateurs nécessitaient des températures extrêmement basses pour fonctionner correctement. Une nouvelle percée réalisée par des chercheurs de l'université de Kyushu a cependant ouvert la voie à des ordinateurs quantiques fonctionnant à température ambiante.

Que sont les ordinateurs quantiques ?

Les ordinateurs quantiques sont une nouvelle catégorie d'ordinateurs qui utilisent les principes de la mécanique quantique pour effectuer des calculs. Contrairement aux ordinateurs classiques qui utilisent des bits (0 ou 1) pour stocker et manipuler l'information, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, ou bits quantiques. Les qubits peuvent exister dans plusieurs états à la fois grâce à un phénomène appelé superposition quantique. Cela signifie qu'un qubit peut représenter à la fois un 0 et un 1 simultanément, ce qui donne aux ordinateurs quantiques une puissance de calcul extraordinaire.

En plus de la superposition, les qubits peuvent également être intriqués. L'intrication quantique permet à deux qubits d'être étroitement liés de telle sorte que l'état de l'un affecte immédiatement l'état de l'autre, indépendamment de la distance qui les sépare. Ces caractéristiques font des ordinateurs quantiques des outils précieux dans des domaines tels que la factorisation d'entiers, la simulation moléculaire et la résolution de problèmes complexes.

Le problème des températures

Jusqu'à présent, la plupart des ordinateurs quantiques nécessitaient des températures extrêmement basses pour fonctionner de manière efficace. Les qubits sont en effet très sensibles à leur environnement, et les fluctuations thermiques peuvent entraîner des erreurs quantiques. Les ordinateurs quantiques étaient donc souvent refroidis à des températures proches du zéro absolu (-273 degrés Celsius), ce qui rendait leur mise en œuvre pratique difficile et coûteuse.

Cependant, les chercheurs de l'université de Kyushu ont récemment réalisé une avancée majeure en parvenant à maintenir la cohérence quantique à température ambiante. La cohérence quantique est la capacité d'un système quantique à conserver un état bien défini au fil du temps sans être perturbé par son environnement. Cette percée ouvre de nouvelles perspectives pour l'utilisation de l'informatique quantique dans des applications pratiques.

Comment ont-ils procédé ?

Les chercheurs ont utilisé un chromophore, une molécule colorante qui absorbe la lumière et émet de la couleur, intégré dans un matériau métallo-organique appelé MOF. Les MOF sont des matériaux cristallins nanoporeux composés d'ions métalliques et de ligands organiques. En intégrant un chromophore basé sur le pentacène dans un MOF spécifique, les chercheurs ont pu maintenir la cohérence quantique à température ambiante.

La structure du MOF permet un mouvement contrôlé du chromophore tout en supprimant suffisamment le mouvement moléculaire global pour maintenir la cohérence quantique. En d'autres termes, ils ont réussi à créer un environnement stable pour stocker des informations quantiques à des températures courantes. Cette avancée ouvre la voie à des applications pratiques de l'informatique quantique à température ambiante.

Applications potentielles

Cette nouvelle percée dans le domaine de l'informatique quantique ouvre de nombreuses possibilités. En rendant les ordinateurs quantiques fonctionnant à température ambiante, il devient possible de les intégrer dans des systèmes plus accessibles et pratiques pour une utilisation quotidienne. Cela pourrait permettre de résoudre des problèmes complexes plus rapidement et efficacement, et ouvrir de nouvelles perspectives dans des domaines tels que la sécurité informatique, la simulation moléculaire et l'optimisation logistique.

De plus, cette avancée ouvre également la voie à des applications plus efficaces de la détection quantique pour divers composés cibles. La détection quantique est une technique qui utilise les propriétés quantiques pour détecter des substances spécifiques avec une grande précision. En rendant cette technique plus accessible grâce à la cohérence quantique à température ambiante, il devient possible de détecter des composés cibles de manière plus efficace et précise.

Conclusion

La percée réalisée par les chercheurs de l'université de Kyushu dans le domaine de l'informatique quantique ouvre de nouvelles perspectives pour cette discipline en plein essor. En parvenant à maintenir la cohérence quantique à température ambiante, ils ont rendu les ordinateurs quantiques plus accessibles et pratiques pour une utilisation quotidienne. Cette avancée ouvre la voie à des applications pratiques dans divers domaines, allant de la sécurité informatique à la simulation moléculaire. L'informatique quantique promet d'être une révolution technologique majeure, et cette percée contribue à rendre cette révolution plus proche de la réalité.

Références

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