Photo: IBM Research
Pour son édition 2020, notre dossier des Découvertes de l’année s’offre une cure de jeunesse! En plus des textes réguliers de nos journalistes, nous avons demandé à des élèves de la quatrième année du secondaire du Collège Sainte-Anne de Lachine de nous présenter à leur façon les découvertes primées.
La science d’ici vue par les jeunes d’ici!
Tout commence quand deux scientifiques, Michel Pioro-Ladrière, de l’Université de Sherbrooke, et Andrew Dzurak, de l’Université de New South Wales en Australie, se rencontrent en congrès, bière à la main et décident de collaborer sur un projet d’une grande envergure. L’un est spécialiste des micro aimants, et l’autre des qubits à silicium; ils ont réuni leurs équipes et ont réussi à concevoir un ordinateur quantique fonctionnant à 1,5 kelvin.
Les ordinateurs quantiques, qui sont encore au stade de prototype, sont des machines extraordinairement plus puissantes que les ordinateurs de tous les jours. Tandis qu’un ordinateur actuel fonctionne avec des bits, c’est-à-dire des nombres qui peuvent prendre deux valeurs, soit 1 ou 0, un ordinateur quantique opère avec des qubits. Les qubits peuvent être dans l’état 0 et dans l’état 1 en même temps. Ce phénomène, appelé superposition quantique, permet aux ordinateurs quantiques de faire plusieurs calculs simultanément et de résoudre des solutions complexes avec exactitude.
À l’heure actuelle, les ordinateurs quantiques sont peu développés et on ne trouve que quelques prototypes de faible capacité. C’est que leur puissance remarquable vient avec des inconvénients. Comme l’explique Michel Pioro-Ladrière, professeur à l’Université de Sherbrooke: « Pour qu’un ordinateur quantique soit intéressant, il faudrait qu’il puisse fonctionner avec environ un million de qubits ». Cependant, ces qubits requièrent une température glaciale pour que l’on puisse exploiter leurs propriétés quantiques, soit autour de 100 millikelvin ou -273°C. Si l’on opérait un ordinateur avec un million de qubits, il serait carrément impossible de maintenir une température aussi basse car le moindre apport de chaleur pourrait empêcher les qubits de garder leurs propriétés quantiques.
C’est ici que les scientifiques se sont demandé : peut-on faire fonctionner un ordinateur quantique à une température plus élevée? Grâce à la technologie des micro-aimants, les chercheurs ont réussi à opérer des qubits de silicium à une température de 1,5 kelvin, soit 150 fois plus chaud qu’initialement. C’est encore très froid, mais c’est un froid beaucoup plus facile à atteindre et à maintenir dans une machine. Cette facilité permet d’augmenter le temps de cohérence des qubits, c’est-à-dire le temps pendant lequel ils gardent leurs propriétés quantiques, ce qui permet à l’ordinateur d’effectuer des calculs plus longs que les quelques microsecondes qui étaient la norme à ce jour.
Les ordinateurs quantiques sont l’avenir des calculs massifs. Ils pourront calculer en quelques secondes des problèmes qui demanderaient des milliers d’années à un ordinateur conventionnel. Que ce soit trouver des médicaments très rapidement, fabriquer de nouveaux fertilisants, optimiser les trajets des avions, tout se fera incroyablement vite. Et grâce à cette collaboration internationale, les équipes de M.Pioro-Ladrière et de M. Dzurak ont permis de se rapprocher un peu plus d’un premier ordinateur quantique fonctionnel.
Auteurs: Chanel St-Yves, Kevin Wang, Theodore Thorborg-Hansen, Stephane Soldatenkov, Kami Ricard, Sophia Qiu et Mathis Arsenault
Lisez la présentation de cette découverte par l’équipe de Québec Science.
