Ordinateur quantique et décohérence : la piste d'un colorant bleu

[sindbad001]

Cela fait quelques années que des chercheurs britanniques explorent dans le domaine de l'information quantique, le potentiel d'un colorant bien connu : la phtalocyanine. Ils annoncent maintenant qu'un de ses pigments à base de cuivre permet de stocker des qubits pendant un temps remarquablement long. Il s'agit donc d'une nouvelle voie à suivre pour contourner l'obstacle de la décohérence, qui limite jusqu'à présent le développement des ordinateurs quantiques.
Une vue d’artiste de molécules de phtalocyanine de cuivre sur un substrat en plastique souple. Elles forment un réseau régulier avec, à l'arrière-plan, des franges obtenues par microscopie électronique à transmission. Les flèches indiquent la superposition des états quantiques, avec des qubits associés aux spins des électrons des atomes de cuivre au centre de chaque molécule. On a découvert que l'on pouvait de cette façon obtenir des temps de décohérence longs. Cela permettrait peut-être de réaliser un jour des ordinateurs quantiques performants. © Phil Bushell, Sandrine Heutz, Gabriel Aeppli, James Gilchrist
es ordinateurs d’Alan Turing et John von Neumann ont profondément changé notre vie et le cours de l’histoire de l’humanité. Mais il s’agit encore de calculateurs manipulant des bits d’information selon des processus de calcul classique. Quelles révolutions pourraient bien se produire lorsqu’ils manipuleront de grandes quantités d’informations sous forme de qubits ?Il est bien difficile de le dire, et le domaine des ordinateurs quantiques en est encore à ses balbutiements, malgré la récente annonce-choc de l’achat par Google d’un calculateur quantique. Il est vrai que pour certains types de problèmes, un calculateur quantique a le potentiel de trouver une solution beaucoup plus rapidement qu’un calculateur classique. Mais la plupart du temps, une simple amélioration des algorithmes de calcul classique et une augmentation modérée de la puissance d’un ordinateur basique sont presque toujours capables de faire jeu égal avec les calculateurs quantiques. Il se pourrait aussi que le Human Brain Project nous donne des clés pour concevoir des ordinateurs classiques encore plus performants.Une superposition quantique problématique

En tout état de cause, un calculateur quantique puissant suppose de savoir contrôler les problèmes liés à la décohérence quantique. On sait en effet qu'il est possible d’effectuer rapidement des calculs quantiques grâce au fameux principe de superposition des états quantiques. Souvent, il permet de coder des « 0 » et des « 1 » sous forme d’états de spin haut et bas d’électrons, simultanément dans ces deux états. Ce qui revient à réaliser, en quelque sorte, des calculs en parallèle. Mais pour cela, il faut que l’état de superposition dure suffisamment longtemps, avant que la décohérence n’intervienne pour détruire la superposition des états, afin que le calcul ait donc le temps de se terminer.
Le prix Nobel de physique Richard Feynman s'est intéressé à la réalisation d'ordinateurs quantiques au début des années 1980. Il est considéré comme l’un des pionniers de ce domaine. © Tom Harvey
Pour le moment, on ne sait le faire qu’avec un petit nombre de qubits, car plus ils sont nombreux, plus la décohérence opère vite. C’est pourquoi les calculateurs quantiques ne sont encore que des curiosités de laboratoire sans véritables applications pratiques. On cherche donc de par le monde à construire des systèmes quantiques les moins sensibles possible, afin d’allonger le temps de décohérence pour un grand nombre de qubits.Un colorant pour la spintronique et les calculs quantiques

Il y a environ cinq ans, les chercheurs du London Centre for Nanotechnology (LCN) de l’Imperial College avaient déjà annoncé qu’un pigment assez commun, la phtalocyanine, possédait des propriétés intéressantes concernant l’information quantique et plus généralement la spintronique. Il était possible d’y stocker de l’information sous forme de qubits avec des électrons. Ils publient aujourd’hui dans Nature un article dans lequel ils annoncent qu’ils ont été un peu plus loin dans la découverte du potentiel de ce colorant pour les ordinateurs quantiques.En effet, il apparaît que des électrons dans de la phtalocyanine de cuivre (CuPc), dont lesmolécules ressemblent à des sections de la chlorophylle, résistent particulièrement bien à la décohérence quand ils sont placés dans un état de superposition. Enfin, la phtalocyanine peut former des films facilement manipulables sur des supports en plastique souple pour toute sorte d’utilisation. La molécule absorbe fortement la lumière dans le visible et elle peut être modifiée chimiquement sans difficulté, en vue d’obtenir diverses propriétés magnétiques ou électriques. Toute une électronique nouvelle pour l’information quantique pourrait donc émerger avec ce pigment.

[harroudiroi]

J'aime bien ta nouvelle signature mon sind

[MagSat]

Et moi j'adore l'article très intéressant, vivement son application dans la vie tout les jours.

[ironman]

Quand l'ordinateur quantique de Google calcule 100 millions de fois plus vite qu’une machine classique


Il a fallu une seconde au nouveau D-Wave 2X testé par la firme pour résoudre un problème d'optimisation qui aurait pris 10 000 ans... en temps normal.

Nous vous parlions au mois de septembre dernier du nouvel ordinateur quantique D-Wave 2X testé par Google et la NASA. Sa force ? Une nouvelle puce composée de 1000 qubits (les bits quantiques, qui peuvent avoir à la fois une valeur de 0 et de 1) censée dopée la puissance de calcul de la machine. Et premiers tests ont été effectivement concluants.
Pour résoudre un complexe problème d'optimisation impliquant près de 1000 variables, l’ordinateur quantique a en effet surpassé de façon impressionnante les performances d’un ordinateur classique. Il s’est montré exactement 10⁸ fois plus rapide qu’une machine standard fonctionnant avec un simple cœur.

Une première étape prometteuse

Ses résultats ont été comparés avec ceux de l'algorithme Quantum Monte Carlo, conçu pour simuler le comportement des systèmes quantiques mais fonctionnant avec des processeurs classiques. Et là encore, le D-Wave 2X a été 10⁸ fois plus rapide.
Lors de la conférence de presse présentant ces recherches, le directeur de l’ingénierie de Google Hartmut Neven a déclaré : « Ce qu’une machine D-Wave fait en une seconde prendrait 10 000 ans à un ordinateur conventionnel ».
Même si cette étape est prometteuse, Google rappelle qu'il y a encore du chemin avant de faire déboucher le tout sur une technologie réellement utilisable. Notamment parce que ce D-Wave 2X a été ainsi conçu spécifiquement pour ces problèmes d’optimisation avec lesquels il a été testé. Les ingénieurs mobilisés sur le projet espèrent tout de même obtenir les mêmes performances pour d’autres tâches relatives à l’intelligence artificielle, par exemple.

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[enzo]

J'ais demandè au pere noel de m apporter le meme