Le prix Nobel de physique a été décerné à trois scientifiques mardi pour avoir découvert qu'un phénomène bizarre défiant la barrière dans le domaine quantique pouvait être observé sur un circuit électrique dans notre monde classique.
La découverte, qui impliquait un effet appelé tunneling quantique, a jeté les fondements de la technologie maintenant utilisés par Google et IBM visant à construire les ordinateurs quantiques du futur.
Voici ce que vous devez savoir sur l'œuvre gagnante du Nobel de John Clarke du Royaume-Uni, du Français Michel Devoret et de l'Américain John Martinis.
Quel est le monde quantique?
Dans le monde classique ou « macroscopique » – qui comprend tout ce que vous pouvez voir autour de vous – tout se comporte en fonction des règles fiables de la physique traditionnelle.
Mais lorsque les choses deviennent extrêmement petites, à l'échelle d'un atome, ces lois ne s'appliquent plus. C'est à ce moment que la mécanique quantique prend le dessus.
Une seule bizarrerie du monde quantique est appelée superposition, dans laquelle une particule peut exister à plusieurs endroits à la fois – jusqu'à ce qu'elle soit observée, au moins.
Cependant, les scientifiques ont eu du mal à observer directement la mécanique quantique dans ce monde « microscopique » – qui ne peut pas être vu de manière quelque peu confuse au microscope.
Qu'est-ce que le tunneling quantique?
Le tunneling quantique est un effet étrange que les physiciens ont théorisé pour la première fois il y a près d'un siècle.
Imaginez un homme essayant de gravir une montagne, a déclaré à l'AFP Eleanor Crane, un physicien quantique au King's College de Londres.
Dans le monde classique, si le grimpeur est trop fatigué, il ne se rendra pas de l'autre côté.
Mais si une particule est faible dans le monde quantique, il y a toujours « une probabilité de la trouver de l'autre côté de la montagne », a déclaré Crane.
Parce que la particule est en superposition, elle aurait pu être des deux côtés de la montagne simultanément. Mais si vous avez alors, par exemple, pris une photo de la particule, il devrait alors choisir un côté.
Qu'ont fait les nobels?
Au milieu des années 80, Clarke, Devoret et Martinis ont construit un très petit circuit électrique au niveau quantique.
Ils l'ont installé avec deux supraconducteurs, qui sont refroidis à presque la température la plus basse possible afin qu'ils n'aient pas de résistance électrique.
Ils ont ensuite séparé les deux supraconducteurs avec une fine couche de matériau.
Cela casserait un circuit électrique normal, mais grâce à la tunneling quantique, certains électrons pourraient apparaître de l'autre côté.
Pourquoi est-ce important?
Le physicien français Alain Aspect, un lauréat du prix Nobel de physique en 2022, a déclaré à l'AFP qu'une question exceptionnelle sur le terrain avait été de savoir si un objet dans notre monde macroscopique pouvait « se comporter de manière quantique ».
En illustrant les effets quantiques sur cet « objet un peu grand – mais pas grand sur notre échelle », les nouveaux lauréats du Nobel ont répondu à cette question avec un oui retentissant, a déclaré Aspect.
Les scientifiques pouvaient désormais observer cet effet quantique à l'aide d'un microscope normal, offrant une nouvelle vision de ce monde étrange.
Qu'en est-il de l'informatique quantique?
Le plus grand héritage technologique de la découverte peut être qu'il a jeté les bases du développement de bits quantiques supraconducteurs.
Tandis que les ordinateurs classiques ont des bits qui fonctionnent dans un dans les zéros et les zéros, les bits quantiques ou les qubits, peuvent exister dans deux états à la fois.
Cela leur donne un potentiel massif pour déclencher une gamme de percés – bien qu'ils n'aient pas encore été pleinement à la hauteur du battage médiatique.
Crane a estimé que les ordinateurs quantiques pourraient être suffisamment puissants pour «changer le cours de la société» au cours des cinq à 10 prochaines années.
Les nouveaux lauréats du prix Nobel « ont établi les bases de nombreuses technologies dans lesquelles de nombreuses entreprises investissent en ce moment pour essayer de réaliser des ordinateurs quantiques à grande échelle qui peuvent réellement résoudre certains types de problèmes beaucoup plus rapidement que nos alternatives classiques », a déclaré à l'AFP le physicien Gregory Quiroz at Johns Hopkins à l'AFP.
Cependant, il existe plusieurs autres techniques de premier plan dans la course pour construire un ordinateur quantique, notamment des atomes neutres et des pièges à ions.
Le travail gagnant du Nobel a également contribué à « des méthodes extrêmement sensibles pour mesurer les champs électromagnétiques et les champs magnétiques qui reposent sur ces types de circuits », a ajouté l'aspect.
