Des scientifiques australiens ont créé le premier circuit informatique quantique au monde - un circuit qui contient tous les composants de base d'une puce informatique classique, mais à l'échelle quantique. La découverte historique, publiée hier dans la revue Nature, a duré neuf ans.
"C'est une découverte passionnante dans ma carrière", a déclaré à ScienceAlert l'auteure principale et physicienne quantique Michelle Simmons, fondatrice de Silicon Quantum Computing et directrice du Centre d'excellence de l'UNSW pour l'informatique quantique et les technologies de communication.
Non seulement Simmons et son équipe ont créé ce qui est essentiellement un processeur quantique fonctionnel, mais ils l'ont également testé avec succès en simulant une petite molécule dans laquelle chaque atome a plusieurs états quantiques, ce qu'un ordinateur traditionnel aurait du mal à réaliser.
Cela suggère que nous sommes maintenant sur le point d'exploiter enfin la puissance du traitement quantique pour mieux comprendre le monde qui nous entoure, même à la plus petite échelle.
"Dans les années 1950, Richard Feynman a déclaré que nous ne comprendrions jamais comment le monde fonctionne - comment fonctionne la nature - à moins que nous ne puissions commencer à le faire à la même échelle", a déclaré Simmons à ScienceAlert. "Si nous pouvons commencer à comprendre les matériaux à ce niveau, nous pouvons créer des choses qui n'ont jamais été faites auparavant. La question est de savoir comment contrôler réellement la nature à ce niveau ?".
Pour faire un bond dans le domaine de l'informatique quantique, les chercheurs ont utilisé un microscope à effet tunnel dans un ultravide pour placer des points quantiques avec une précision inférieure au nanomètre. L'emplacement de chaque point quantique doit être correct afin que le schéma puisse imiter la façon dont les électrons se déplacent le long d'une rangée de carbones avec une ou deux liaisons dans la molécule de polyacétylène.
Le plus difficile était de déterminer exactement combien d'atomes de phosphore devaient se trouver dans chaque point quantique, la distance exacte entre chaque point, puis de concevoir une machine capable de placer les minuscules points dans un ordre précis à l'intérieur d'une puce de silicium. Si les points quantiques sont trop grands, l'interaction entre les deux points devient "trop grande pour être contrôlée indépendamment l'une de l'autre", selon les chercheurs.
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Le polyacétylène a été choisi car il s'agit d'un modèle bien connu et peut donc être utilisé pour prouver que l'ordinateur modélise correctement le mouvement des électrons à travers la molécule.
Étant donné que les scientifiques ont actuellement une compréhension limitée du fonctionnement des molécules à l'échelle atomique, de nombreuses hypothèses sont impliquées dans la création de nouveaux matériaux. "L'un des Saint Graal a toujours été de fabriquer des supraconducteurs à haute température", déclare Simmons. Une autre application potentielle de l'informatique quantique est l'étude de la photosynthèse artificielle et de la façon dont la lumière est convertie en énergie chimique par des réactions en chaîne organiques.
Un autre gros problème que les ordinateurs quantiques peuvent résoudre est la création d'engrais. Les triples liaisons azotées sont actuellement décomposées dans des conditions de température et de pression élevées en présence d'un catalyseur au fer pour créer de l'azote fixe pour les engrais. Trouver un autre catalyseur qui peut rendre l'engrais plus efficace peut économiser beaucoup d'argent et d'énergie.
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