En informatique quantique, une contradiction notable demeure: ces machines offrent des capacités de calcul sans précédent, mais elles se révèlent en même temps extrêmement vulnérables. La moindre interaction avec le monde extérieur peut effacer les données qu'elles traitent, un obstacle majeur appelé décohérence. Pour créer des ordinateurs quantiques à la fois fiables et utilisables, les scientifiques explorent des méthodes pour préserver ces états quantiques délicats.
C'est dans cette optique qu'une équipe de l'Université de technologie de Chalmers, en Suède, présente une nouvelle proposition théorique nommée "superatome géant". Cette architecture fusionne deux idées quantiques pour produire une entité plus stable. L'objectif est de permettre à plusieurs qubits, les unités de base de l'information quantique, d'opérer collectivement tout en étant mieux protégés des perturbations externes. Cette piste pourrait mener à une conception simplifiée des futurs systèmes quantiques.
L'intrication quantique peut se représenter comme un "lien" quantique entre deux entités.
Crédit: TU Darmstadt Le superatome géant s'inspire d'abord du concept d'atome géant, un qubit artificiel qui interagit avec son environnement via plusieurs points de connexion distincts. Cette particularité permet des effets d'auto-interaction, où une onde émise à un point peut revenir influencer l'atome à un autre endroit. Selon un des chercheurs impliqués, cela donne au dispositif une forme de mémoire et réduit notablement la décohérence. Néanmoins, cette architecture seule présentait des limitations.
Pour aller plus loin, les scientifiques y ont intégré le principe du superatome, où plusieurs atomes naturels partagent un état quantique commun et se comportent comme une seule entité. Leur combinaison donne ainsi naissance au superatome géant, capable non seulement de mieux résister aux perturbations, mais aussi de produire de l'intrication entre plusieurs qubits. Cette intrication est indispensable pour que les qubits fonctionnent comme un ensemble unifié, une condition essentielle pour effectuer des opérations quantiques avancées.
Modèle théorique de superatomes géants, où deux atomes partagent un état quantique et interagissent avec des ondes en plusieurs points.
Crédit: Lei Du, Chalmers University of Technology
Cette progression théorique ouvre la voie à des technologies quantiques potentiellement plus accessibles. Les auteurs indiquent qu'elle pourrait permettre de stocker et de manipuler l'information de plusieurs qubits au sein d'une seule unité, ce qui réduirait le besoin en électronique de contrôle extrêmement élaborée. Cela constitue ainsi une avancée notable vers des systèmes quantiques hybrides, où différentes plateformes technologiques pourraient coopérer plus aisément.
Les travaux de l'équipe suédoise, détaillés dans
Physical Review Letters, montrent que cette conception pourrait diminuer les besoins en matériel onéreux. Ils s'attellent désormais à transformer ce modèle théorique en un dispositif physique réel. Le but est de participer au développement d'ordinateurs quantiques évolutifs et robustes, ainsi qu'à des utilisations comme les réseaux de communication quantique ou les détecteurs ultra-sensibles.