Les scientifiques ont créé le réseau informatique quantique le plus grand et le plus complexe à ce jour, obtenant 20 bits quantiques entrelacés différents, ou qubits, pour se parler.
L'équipe a ensuite pu lire les informations contenues dans tous ces soi-disant qubits, créant un prototype de «mémoire à court terme» quantique pour l'ordinateur. Alors que les efforts passés ont emmêlé de plus grands groupes de particules dans les lasers ultra-froids, c'est la première fois que les chercheurs ont pu confirmer qu'ils se trouvaient bien dans un réseau.
Leur étude, publiée le 10 avril dans la revue Physics Review X, pousse les ordinateurs quantiques à un nouveau niveau, se rapprochant de ce que l'on appelle "l'avantage quantique", où les qubits surpassent les bits classiques des ordinateurs à puce de silicium, selon les chercheurs. .
Des bits aux qubits
L'informatique traditionnelle est basée sur un langage binaire de 0 et de 1 - un alphabet avec seulement deux lettres, ou une série de globes retournés au pôle nord ou sud. Les ordinateurs modernes utilisent ce langage en envoyant ou en arrêtant le flux d'électricité à travers les circuits métalliques et de silicium, en commutant la polarité magnétique ou en utilisant d'autres mécanismes qui ont un double état "marche ou arrêt".
Cependant, les ordinateurs quantiques utilisent un langage différent - avec un nombre infini de «lettres».
Si les langages binaires utilisent les pôles nord et sud des globes, alors l'informatique quantique utiliserait tous les points intermédiaires. Le but de l'informatique quantique est d'utiliser également toute la zone entre les pôles.
Mais où pourrait-on écrire une telle langue? Ce n'est pas comme si vous pouviez trouver de la matière quantique à la quincaillerie. Ainsi, l'équipe a piégé des ions calcium avec des faisceaux laser. En pulsant ces ions avec de l'énergie, ils peuvent déplacer des électrons d'une couche à une autre.
En physique au lycée, les électrons rebondissent entre deux couches, comme une voiture qui change de voie. Mais en réalité, les électrons n'existent pas en un seul endroit ou une seule couche - ils existent en plusieurs en même temps, un phénomène connu sous le nom de superposition quantique. Ce comportement quantique étrange offre une chance de concevoir un nouveau langage informatique - celui qui utilise des possibilités infinies. Alors que l'informatique classique utilise des bits, ces ions calcium en superposition deviennent des bits quantiques, ou qubits. Alors que des travaux antérieurs avaient créé de tels qubits auparavant, l'astuce pour fabriquer un ordinateur est de faire en sorte que ces qubits se parlent.
"Avoir tous ces ions individuels seuls n'est pas vraiment la chose qui vous intéresse", a déclaré à Live Science Nicolai Friis, premier auteur de l'article et chercheur principal à l'Institut d'optique quantique et d'information quantique de Vienne. "S'ils ne se parlent pas, alors tout ce que vous pouvez faire avec eux est un calcul classique très coûteux."
Talking bits
Pour faire "parler" les qubits, dans ce cas, on s'est appuyé sur une autre conséquence bizarre de la mécanique quantique, appelée l'intrication. L'intrication se produit lorsque deux particules (ou plus) semblent fonctionner de manière coordonnée et dépendante, même lorsqu'elles sont séparées par de grandes distances. La plupart des experts pensent que les particules enchevêtrées seront essentielles en tant que catapultes de l'informatique quantique, de l'expérience de laboratoire à la révolution informatique.
"Il y a vingt ans, l'enchevêtrement de deux particules était un gros problème", a expliqué à Live Science le co-auteur de l'étude, Rainer Blatt, professeur de physique à l'Université d'Innsbruck en Autriche. "Mais lorsque vous voulez vraiment construire un ordinateur quantique, vous devez travailler avec non seulement cinq, huit, 10 ou 15 qubits. En fin de compte, nous devrons travailler avec beaucoup, beaucoup plus de qubits."
L'équipe a réussi à emmêler 20 particules ensemble dans un réseau contrôlé - encore à court d'un véritable ordinateur quantique mais le plus grand réseau de ce type à ce jour. Et bien qu'ils aient encore besoin de confirmer que les 20 sont complètement enchevêtrés, c'est une étape solide vers les supercalculateurs de l'avenir. À ce jour, les qubits n'ont pas surpassé les bits informatiques classiques, mais Blatt a déclaré que le moment - souvent appelé l'avantage quantique - arrivait.
"Un ordinateur quantique ne remplacera jamais les ordinateurs classiques, il y ajoutera", a déclaré Blatt. "Ces choses peuvent être faites."
