Ce fut une autre année record pour la science et la technologie quantiques, avec des groupes de recherche universitaires et des entreprises technologiques célébrant des réalisations significatives dans les domaines de l’informatique quantique, des communications quantiques et de la métrologie quantique ainsi que de la science quantique fondamentale. Trois de ces avancées : un répéteur quantique qui transmet des informations quantiques sur une distance de 50 km ; une expérience à double fente dans le temps ; et une simulation d'un univers en expansion dans un condensat de Bose-Einstein – paru dans notre liste des 10 principales avancées de l’année, mais avec tant de choses passionnantes qui se passent, nous ne pouvons pas résister à l’envie d’en célébrer quelques autres. Voici, sans ordre particulier, quelques faits saillants.

Rejoindre les points matériels

Certaines innovations ont d’emblée défrayé la chronique. D’autres jettent les bases de avancées futures. En mai, Johannes Fink et ses collègues de l'Institut des sciences et technologies d'Autriche ont revendiqué une place dans le deuxième groupe en démonstration d'un protocole d'intrication de photons micro-ondes et optiques. Ceci est important car les circuits supraconducteurs qui composent bon nombre des ordinateurs quantiques les plus avancés d’aujourd’hui fonctionnent aux fréquences micro-ondes, mais les fibres et autres équipements utilisés pour envoyer des informations sur de longues distances fonctionnent aux fréquences optiques. Si nous voulons construire un réseau de nombreux ordinateurs quantiques et les faire communiquer entre eux, nous aurons donc besoin de connexions quantiques solides et fiables entre ces deux fréquences.

Maintenant que Fink et son équipe ont montré que de telles connexions sont possibles, les perspectives des réseaux quantiques basés sur des qubits supraconducteurs semblent plus optimistes, même si le protocole doit encore être affiné. Comme l’a observé un expert indépendant : « Nous ne devrions pas penser que cela rend tout facile maintenant – ce n’est que le début, mais cela n’enlève rien à la qualité de l’expérience. »

Une avancée tout aussi lente s'est produite en août lorsque des chercheurs de Le groupe de John Bowers à l'Université de Californie à Santa Barbara, mettre un laser et un guide d'onde photonique sur la même puce pour la première fois. Les systèmes photoniques intégrés comme ceux-ci seront essentiels à la mise à l’échelle des ordinateurs quantiques basés sur des ions ou des atomes piégés, mais les lasers et les guides d’ondes n’ont pas toujours bien fonctionné ensemble. Plus précisément, lorsque la lumière d’un laser pénètre dans un guide d’ondes, une partie est réfléchie et si cette lumière réfléchie revient au laser, la sortie du laser devient instable. En concevant une puce qui évite ces interactions indésirables, Bowers et ses collègues ont grandement facilité le travail des futurs concepteurs de matériel quantique.

Jalons de la métrologie quantique

Dans l'année la première horloge atomique optique commerciale a été mise en vente, les métrologues quantiques ont également réalisé un exploit à l’autre extrémité de l’échelle de maturité technologique. Tout comme les horloges optiques sont plus précises que leurs prédécesseurs à micro-ondes, les horloges qui « tic-tac » chaque fois que le noyau d’un atome subit une transition énergétique seraient encore plus précises. Ils pourraient même être suffisamment précis pour détecter des constantes fondamentales fluctuant sur des échelles de temps très courtes, ce qui violerait le modèle standard de la physique des particules.

Le problème est que personne ne connaît suffisamment bien les fréquences de ces transitions nucléaires pour les piloter avec un laser. Mais en juin, les physiciens du CERN se sont rapprochés de la date à laquelle ils détecté un photon émis par un ion thorium-229 alors qu'il revenait à son état nucléaire fondamental. Bien que beaucoup de travail reste à faire, le résultat constitue néanmoins un pas vers la prochaine génération de chronométrage ultra-précis.

Pendant ce temps, des physiciens de l'Université du Colorado, à Boulder, aux États-Unis, ont posé un jalon dans leur quête de mesurer le moment dipolaire électrique de l'électron (eEDM) avec toujours plus de précision. Une valeur non nulle de cette quantité violerait le modèle standard, et en août, une équipe dirigée par Juin Ye ainsi que Éric Cornell a annoncé que l'eEDM doit être inférieur à 4.1 x 10^{- 30} e cm, avec une incertitude de 2.1×10^{- 30} – une précision équivalente à celle de mesurer la Terre aux dimensions d’un virus.

L’émergence d’une correction d’erreur quantique efficace

Les erreurs sont le fléau des ordinateurs quantiques, et démontrer les moyens de les corriger est un objectif majeur de la recherche en informatique quantique. En 2023, ces efforts ont commencé à porter leurs fruits. En février, les chercheurs de Google Quantum AI ont annoncé avoir erreurs supprimées dans leur dispositif à qubits supraconducteurs en implémentant un code de surface. Ce type de code de correction d’erreurs quantiques code un qubit logique (c’est-à-dire corrigé des erreurs) dans l’état intriqué commun de nombreux qubits physiques. Le mois suivant, une équipe de Université de Yale aux États-Unis ont démontré une approche différente du même problème, utiliser un codage qubit appelé code GKP pour supprimer les erreurs à l’aide d’informations supplémentaires intégrées dans les qubits transmon supraconducteurs.

Cependant, le résultat de correction d’erreurs le plus impressionnant de l’année est sans doute survenu il y a quelques semaines seulement, lorsque Mikhail Lukin et des collègues de l'Université Harvard, de QuEra Computing, du Massachusetts Institute of Technology et du Centre commun NIST/Université du Maryland pour l'information quantique et l'informatique rapporté qu'ils avaient créé un ensemble de 48 qubits logiques utilisant des atomes neutres.

Même avant cette annonce, 2023 s’annonçait comme une année charnière pour les ordinateurs quantiques à atomes neutres, qui sont passer un moment après une longue période de retard sur les appareils qui utilisent des circuits supraconducteurs ou des ions piégés comme qubits. 2024 sera-t-elle l’année où ils feront un bond en avant ? Ou leurs rivaux trouveront-ils de nouveaux avantages à exploiter ? Surveillez cet endroit!

Le meilleur du reste

Enfin, quelques-unes des réalisations quantiques de 2023 se distinguent par leur ingéniosité. Cette année a vu le première observation de la superchimie quantique, ce qui se produit lorsque les réactions chimiques s’accélèrent parce que les molécules en réaction sont toutes dans le même état quantique. C'était aussi la première fois que quelqu'un remarquait intrication quantique dans les quarks top, qui ont une durée de vie de seulement 10^{- 25} secondes. Mais le résultat quantique le plus ingénieux de l’année est sûrement la démonstration d’un moteur qui fonctionne sur la différence d'énergie entre les bosons et les fermions. Pour illustrer les liens entre la physique classique et la physique quantique, on ne pourrait guère trouver mieux.

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• PlatoData.Network Ai générative verticale. Autonomisez-vous. Accéder ici.
• PlatoAiStream. Intelligence Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• PlatonESG. Carbone, Technologie propre, Énergie, Environnement, Solaire, La gestion des déchets. Accéder ici.
• PlatoHealth. Veille biotechnologique et essais cliniques. Accéder ici.
• La source: https://physicsworld.com/a/quantum-science-and-technology-highlights-of-2023/