L'ordinateur quantique pas à pas.

De la bouche même des chercheurs de l’université de Santa Barbara qui ont fait cette découverte, celle-ci constitue une étape importante dans l’histoire de la mécanique quantique. Dans l’article publié dans la « Nature » du 17 juillet, les physiciens Max Hofheinz, John Martinis, and Andrew Cleland qui font partie du laboratoire le plus en pointe au monde sur les qubits en phase, ont montré qu’ils avaient réussit à contrôler une pompe micro-ondes capable de pulser un par un des photons au sein d’un résonateur supraconducteur à micro-ondes.

La maitrise d’une telle technique annonce la possibilité d’utiliser ce système pour créer l’architecture d’un ordinateur quantique.

Ce laboratoire est mondialement connu pour ses succès dans le domaine des qubits Josephson en phase. Les qubits sont des circuits à base de jonctions Josephson (JJ), c'est-à-dire des jonctions tunnels réalisées par une mince barrière isolante entre deux électrodes supraconductrices. Ils doivent être considérés comme globalement quantique : ils se comportent comme un atome artificiel dont les deux niveaux d’énergie les plus bas définissent les états |0> et |1> du qubit.

L’exploit réalisé par cette équipe a été de contrôler jusqu’à 6 photons stockés dans le résonateur, ils ont alors été détectés par le qubit. C’est la première fois que l’on est capable de créer sous contrôle un système dans lequel le nombre de particules sans interaction est défini, ce que l’on appelle un état de Fock.

Par la suite en utilisant le même protocole expérimental, des particules ont également été stockées dans le résonateur mais dans un autre état, dit cohérent. Dans ce cas les particules ne se comportent plus conformément aux lois de la mécanique quantique, mais selon les lois de la mécanique classique.

« Le fonctionnement du résonateur est analogue à celui d’un pendule » selon son créateur Max Hofheinz. Si ce n’est que pour le résonateur, celui-ci reçoit l’énergie sous forme de quanta, on qualifie cette forme de ‘discrète’, alors que le pendule reçoit de l’énergie sous forme ‘continue’. L’étude des amplitudes provoqués par les photons sur le résonateur a permit de mettre en évidence les superpositions des états quantique.

Le futur de l’informatique quantique passe par la maîtrise de la lecture et de la production de qubits qui servent à véhiculer l’information et effectuer les calculs nécessaires. Le résonateur mis au point pourrait être une pièce maîtresse de ces technologies futures.