Un Prix Nobel pour des avancées en physique quantique
Les physiciens John Clarke, Michel Devoret et John Martinis ont été récompensés par le Prix Nobel de physique 2025 pour leurs travaux sur les effets quantiques dans des circuits électriques. Cette distinction souligne l’importance de leurs découvertes qui ont permis de faire progresser la technologie des ordinateurs quantiques.
Des effets quantiques à une échelle inédite
Dans les années 1980, Clarke, Devoret et Martinis ont mis en évidence des phénomènes tels que le tunneling quantique et la quantification de l’énergie au sein d’un circuit électrique. Ces effets, impliquant des milliards d’électrons, se produisaient sur une puce de la taille d’une main, défiant ainsi l’idée que les effets quantiques ne pouvaient être observés qu’au niveau atomique. Clarke a déclaré : « La base de l’informatique quantique repose en grande partie sur notre découverte », lors de l’annonce faite par l’Académie royale des sciences de Suède le 7 octobre.
Des circuits comme qubits pour les ordinateurs quantiques
Depuis cette découverte, de nombreuses entreprises technologiques et chercheurs à travers le monde ont utilisé des circuits similaires comme qubits, les unités fondamentales des ordinateurs quantiques. Le tunneling quantique est un phénomène intrigant où un système quantique traverse une barrière que l’on pourrait croire infranchissable, semblable à une balle qui, roulant partiellement sur une colline, apparaît de l’autre côté. Les chercheurs ont démontré cet effet à l’aide d’un dispositif appelé jonction Josephson, qui combine un superconductor, un matériau qui conduit l’électricité sans résistance, et un isolant.
Découvertes clés sur les jonctions Josephson
Dans un article publié en 1985 dans Physical Review Letters, les trois scientifiques ont rapporté que, lorsqu’ils refroidissaient le circuit à des températures très basses, celui-ci pouvait effectuer un tunneling entre un état où aucune tension n’était présente et un autre où une tension était mesurée. Dans une autre publication la même année, ils ont démontré que le circuit absorbait de l’énergie par quantités discrètes, un phénomène connu sous le nom de quantification.
Un impact durable sur la recherche quantique
Andreas Wallraff, physicien à l’ETH Zurich, souligne que « c’est la fondation qui explique pourquoi les qubits supraconducteurs fonctionnent ». Il met en avant le fait que ces chercheurs non seulement ont réalisé cette expérience précoce, mais ont également continué à faire avancer le domaine au fil des ans de multiples façons.
Les contributions de John Martinis
Martinis a joué un rôle clé dans la démonstration qu’un ordinateur quantique pouvait effectuer des calculs inaccessibles aux ordinateurs classiques. En 2019, alors qu’il était à la tête des efforts de Google en matière d’informatique quantique, son équipe a revendiqué, de manière controversée, avoir atteint cet objectif. Depuis, la compétition pour cette reconnaissance a été intense.
Les promesses des ordinateurs quantiques
La puissance des ordinateurs quantiques repose sur les règles de la mécanique quantique, qui diffèrent de celles qui régissent les objets du quotidien. Cela leur confère le potentiel d’accomplir des tâches telles que la rupture des types de cryptage standards utilisés pour sécuriser les communications sur Internet. Ce prix arrive à un moment où l’on célèbre le centenaire de la mécanique quantique, soulignant l’impact monumental de cette discipline sur la science moderne.