L’évolution de l’informatique a toujours été une course à la puissance et à la miniaturisation. Aujourd’hui, nous sommes à l’aube d’une révolution technologique qui pourrait changer la donne : l’ordinateur quantique. Cependant, la fragilité de ces systèmes et leur besoin d’isolation extrême posent des défis majeurs. Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Arizona propose une approche alternative : l’utilisation de l’acoustique pour imiter certaines propriétés des ordinateurs quantiques.
Les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, qui, contrairement aux bits classiques, peuvent exister dans de nombreux états superposés, en plus des états 1 et 0. Cette superposition permet aux ordinateurs quantiques de traiter une quantité massive d’informations simultanément, faisant toute leur puissance potentielle, tant convoitée. Cependant, maintenir cette superposition est un défi de taille, car la moindre perturbation de l’environnement peut la détruire.
L’équipe de recherche, dirigée par Pierre Deymier, est parvenue à créer un dispositif qui imite le comportement d’un qubit, mais à une échelle beaucoup plus grande. Pour cela, ils ont assemblé trois barres d’aluminium et ont utilisé des haut-parleurs pour créer des vibrations à une extrémité de l’assemblage. En ajustant les fréquences sonores, ils ont réussi à former des « morceaux » de son localisés dans les barres, qu’ils ont appelés « phi-bits ». Ces phi-bits pourraient être utilisés pour encoder de l’information, tout comme les qubits. Leurs expériences ont été présentées le 12 mai lors d’une réunion de l’Acoustical Society of America à Chicago, dans l’Illinois.
L’innovation majeure de cette approche est que ces phi-bits peuvent exister simultanément et ne sont pas indépendants les uns des autres, ce qui signifie qu’ils peuvent être forcés dans un état de superposition, tout comme les qubits. De plus, l’équipe a développé des méthodes pour effectuer des opérations simples permettant le calcul, comme passer l’état d’un phi-bit de 1 à 0, et a créé des états plus complexes qui partagent certaines propriétés avec les particules intriquées des systèmes quantiques.
Cependant, il est important de noter que cette approche n’est pas véritablement de l’informatique quantique. Comme l’explique Gerd Leuchs de l’Université d’Erlangen-Nuremberg en Allemagne, il existe des limites fondamentales à la mesure dans laquelle un système non quantique peut imiter un système quantique. Les objets quantiques ont des propriétés ondulatoires, ce qui signifie que certaines de leurs caractéristiques, comme la formation de superpositions, peuvent être imitées par d’autres ondes, comme le son. Cependant, les objets quantiques ont également des modes de réponse aux interactions qui sont uniques et qui pourraient être indispensables pour obtenir tous les avantages de l’informatique quantique.
Une porte qui s’ouvre plutôt qu’une avancée majeure ?
Bien que l’approche de Deymier et de son équipe ne remplace pas les ordinateurs quantiques, elle offre une nouvelle voie pour l’exploration et la compréhension de la mécanique quantique. En imitant certaines propriétés des qubits, ils ont créé un système qui pourrait servir de passerelle vers une meilleure compréhension de l’informatique quantique et de ses applications potentielles.
L’acoustique, en tant que moyen d’imiter les propriétés quantiques, présente plusieurs avantages. Tout d’abord, elle est moins fragile que les systèmes quantiques « classiques », ce qui signifie qu’elle peut fonctionner dans des conditions plus variées et moins contrôlées. De plus, elle permet de réaliser des calculs analogues à ceux des ordinateurs quantiques à température ambiante et sur de longues périodes de cohérence. Cela pourrait ouvrir la voie à des applications pratiques de l’informatique quantique dans des environnements moins contrôlés.
Cependant, il est important de souligner que cette approche n’est encore qu’à ses débuts. Comme le souligne Deymier, « nous avons beaucoup de flexibilité dans ce que nous pouvons faire ici. Et c’est un système tellement nouveau que nous n’avons pas encore découvert ses limites ». Il est donc essentiel de continuer à explorer et à tester ce système pour comprendre pleinement son potentiel et ses limites.
Ce que l’on peut en déduire en fin de compte, c’est que bien que les propriétés à comportement quantique obtenues par l’acoustique puissent ne pas suffire à remplacer un système purement quantique, elles pourraient servir de tremplin pour une meilleure compréhension de cette technologie révolutionnaire, voire d’extension pour en améliorer la stabilité. En effet, en explorant de nouvelles façons d’imiter les propriétés quantiques, nous pourrions être en mesure de surmonter certains des défis actuels de cette technologie et de la rapprocher de son application pratique.