Microsoft a récemment annoncé une avancée significative dans le domaine de l’informatique quantique. L’entreprise a réussi à créer et à contrôler un type de particule appelé Majorana, considérée comme essentiel pour la création de qubits évolutifs et stables, les unités de base de l’information quantique. Cette réalisation est comparée à l’invention de l’acier, qui a conduit à la révolution industrielle.
L’informatique quantique, cette technologie futuriste qui promet de révolutionner l’informatique, est au cœur des efforts de recherche de nombreuses entreprises technologiques. Parmi elles, Microsoft, un acteur de premier plan, qui a récemment franchi une étape majeure dans cette course.
L’entreprise a annoncé avoir réussi à créer et à contrôler des quasi-particules appelées Majorana, considérées comme essentielles à la conception de qubits stables, les unités de base de l’information quantique. Cette avancée, si elle est confirmée, pourrait marquer un tournant décisif dans le développement de l’informatique quantique, ouvrant la voie à des ordinateurs quantiques plus puissants et plus stables, capables de résoudre des problèmes bien au-delà des capacités de nos ordinateurs actuels. Les travaux des équipes de Microsoft sont publiés dans la revue Physical Review B.
Le rôle des Majorana dans l’informatique quantique
Les Majorana, ou plus précisément les modes zéro de Majorana, sont des quasi-particules qui sont particulièrement intéressantes pour le domaine de l’informatique quantique. Elles tirent leur nom du physicien italien Ettore Majorana, qui les a théorisées pour la première fois en 1937.
Les Majorana sont uniques, car elles agissent comme leurs propres antiparticules. En d’autres termes, elles sont leur propre antithèse. Cela signifie qu’elles ont une charge et une énergie qui s’équivalent. Cette propriété les rend résistantes aux perturbations, ce qui pourrait les rendre incroyablement fiables en tant que qubits.
Cependant, leur nature même les rend notoirement difficiles à trouver et à manipuler. Les Majorana sont des quasi-particules, ce qui signifie qu’elles ne sont pas des particules réelles, mais des vibrations collectives qui peuvent émerger lorsque des particules comme les électrons agissent ensemble. Elles sont donc extrêmement délicates et peuvent être perturbées par de minuscules changements dans leur environnement.
Malgré ces défis, les Majorana sont considérées comme une clé potentielle pour la création de qubits stables et évolutifs. Si elles peuvent être créées et contrôlées de manière fiable, elles pourraient permettre la conception d’ordinateurs quantiques beaucoup plus puissants et plus stables que ceux qui sont actuellement possibles.
Le scepticisme de la communauté scientifique
Récemment, les chercheurs de Microsoft ont affirmé que les dispositifs qu’ils ont construits ont montré des comportements cohérents avec les modes zéro de Majorana. Mais cette affirmation a suscité le scepticisme de certains experts en dehors de l’entreprise. En 2018, Microsoft avait déjà affirmé avoir trouvé ces quasi-particules.
Néanmoins, cette affirmation a été rétractée en 2021 après une révision par les pairs s’étant soldée par un échec. Des chercheurs avaient notamment relevé que des imperfections dans les fils semi-conducteurs peuvent produire des effets quantiques facilement confondus avec les modes zéro de Majorana.
Protocole de l’écart topologique
Pour surmonter ces défis, l’équipe de Microsoft a utilisé un test plus complexe appelé le protocole de l’écart topologique. Pour réussir ce test, un dispositif doit montrer simultanément des signatures de modes zéro de Majorana à chaque extrémité du fil semi-conducteur, et également montrer que les électrons se trouvent dans une plage d’énergie dans laquelle un type particulier de supraconductivité émerge. Concrètement, le dispositif doit montrer des preuves de l’existence de Majorana à la fois localement (à chaque extrémité du fil) et globalement (dans l’ensemble du dispositif).
Le protocole de l’écart topologique est considéré comme un test rigoureux, car il nécessite une série de mesures locales et non locales effectuées tout en variant le champ magnétique, la densité d’électrons du semi-conducteur, et les transparences de jonction. Si un dispositif réussit ce protocole, cela indique une forte probabilité de détection d’une phase topologique hébergeant des modes zéro de Majorana.
Cependant, ce protocole est sujet à des erreurs et peut être trompé par des impuretés dans les fils semi-conducteurs. Par conséquent, bien que le protocole de l’écart topologique soit un outil précieux pour la recherche en informatique quantique, il doit être utilisé avec prudence et ses résultats doivent être corroborés par d’autres méthodes de test.
L’avenir de l’informatique quantique
Malgré le scepticisme de certains chercheurs, l’équipe de Microsoft est déjà en train de rendre le dispositif plus complexe et plus semblable à un ordinateur quantique. Les chercheurs sont suffisamment confiants pour estimer que leur prochain jalon soit la construction d’un véritable qubit basé sur ces quasi-particules. Cela serait le meilleur moyen de rendre les sceptiques moins douteux.
En outre, Microsoft a également annoncé un nouveau service appelé Azure Quantum Elements, qui utilise l’IA et l’informatique haute performance pour accélérer la recherche scientifique. Ce service, associé à l’avancée de l’informatique quantique, pourrait potentiellement réduire le temps nécessaire pour les progrès en chimie et en science des matériaux basés sur les simulations informatiques complexes de plusieurs décennies.
La percée de Microsoft dans l’informatique quantique marque peut-être un tournant majeur dans le domaine de la technologie. Certes, la création de qubits fiables et évolutifs basés sur les Majorana constitue une étape importante, mais la communauté scientifique attend des preuves plus solides et des résultats reproductibles avant de considérer cette réalisation comme une véritable percée. Néanmoins, l’engagement de Microsoft à pousser les limites de l’informatique quantique est indéniable et pourrait ouvrir la voie à des avancées significatives dans un avenir proche.
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