La course à la construction du premier ordinateur quantique utile est activé et peut révolutionner le monde avec de nouvelles capacités, de la médecine à la logistique de fret.
Les entreprises technologiques veulent toutes prendre la couronne, avec Microsoft annonçant la première puce quantique du genre en février, quelques jours seulement avant la percée de Google sur la correction des erreurs quantiques.
Alors que la course se réchauffe, les entreprises se tournent vers une nouvelle solution ultracold – des atomes neutres – que l'Université de technologie de Swinburne explore et fait des découvertes depuis deux décennies.
Le professeur agrégé expert Swinburne quantum Tapio Simula explique ce que sont les atomes neutres et ce qui en fait un acteur clé dans notre avenir quantique.
Que sont les atomes neutres?
Les atomes sous-tendent toute la chimie, car ils forment la base des éléments et de leurs interactions. Un atome neutre est un atome où le nombre de protons (particules chargées positivement) est égal au nombre d'électrons (particules chargées négativement). Cet équilibre entraîne une charge électrique globale, ce qui rend l'atome électriquement neutre.
Pour notre avenir quantique, les atomes neutres ont de grandes opportunités et sont les plus utiles lorsqu'ils sont refroidis à des températures ultralodes.
« Une expérience d'atomes froide typique prend un petit nuage d'atomes neutres – des millions de fois plus mince que l'air – et le lévite dans une chambre à vide à l'aide d'optiques et de champs magnétiques », explique le professeur agrégé Simula.
« Ensuite, les faisceaux laser sont tirés sur les atomes pour, contre-intuitivement, refroidir les atomes incroyablement près de Zero absolu. À ce stade, ils ne peuvent plus être décrits en utilisant la physique newtonienne classique.
« À partir d'ici, les lois de la mécanique quantique ouvrent un monde de nouvelles opportunités, avec des expérimentateurs utilisant ces plateformes d'atomes neutres ultracold pour étudier les lois fondamentales de la physique. »
Que peuvent faire les atomes neutres du froid?
Les atomes neutres ultracold sont utilisés pour construire des technologies révolutionnaires, y compris les horloges atomiques les plus précises au monde, les capteurs quantiques ultra-sensibles et les ordinateurs quantiques de pointe.
Au sein du centre des sciences optiques de l'Université de technologie de Swinburne, il existe trois laboratoires de recherche sur les atomes du froid dédiés aux études expérimentales.
Là, les recherches du professeur agrégé Simula se sont révélées prometteuses dans la physique des tourbillons quantiques dans les superfluides – des fluides qui peuvent réaliser un transport sans perte d'énergie.
«Ces minuscules cyclones quantiques ont des liens profonds avec une diversité de phénomènes allant de la supraconductivité à haute température à la physique des étoiles à neutrons rotatives.
« Certains d'entre eux pourraient même être utilisés comme bits quantiques d'informations dans un ordinateur quantique, comme celui que Microsoft travaille. »
Pourquoi les atomes neutres sont-ils importants?
Les atomes neutres sont le nouvel acteur de la ville qui pourrait être la clé de nos rêves de calcul quantique, avec de grandes entreprises technologiques, notamment Google, IBM et Microsoft, s'associant désormais avec des développeurs informatiques quantum Atom Neutral.
L'avenir quantique du monde sera débloqué avec une combinaison de calcul quantique, de détection et de communication, explique le professeur agrégé Simula.
« Tous ces développeurs sont des sociétés spin-off qui se répartissent dans des laboratoires de recherche sur les atomes froids similaires à ceux logés à Swinburne où la recherche révolutionnaire des atomes ultracold a déjà été menée depuis deux décennies. »
« Bien que les ordinateurs quantiques existent, ils sont encore à leurs balbutiements. Mais ils promettent un énorme potentiel pour transformer la logistique, MedTech et plus encore. »
