Introduction
Les physiciens John Clarke, Michel Devoret et John Martinis ont été honorés du Prix Nobel de physique 2025 pour leur travail pionnier sur les effets quantiques dans un circuit électrique. Leur recherche a permis de rendre accessibles des phénomènes quantiques à une échelle qui semblait autrefois impossible.
Les découvertes clé
Dans les années 1980, Clarke, Devoret et Martinis ont démontré des effets tels que le tunnel quantique et la quantification de l’énergie au sein d’un circuit électrique, impliquant des milliards d’électrons sur une puce de la taille d’une main. Cette avancée a contredit l’idée que les effets quantiques sont limités aux atomes isolés. Clarke, de l’Université de Californie à Berkeley, a déclaré lors de l’annonce faite le 7 octobre par l’Académie royale des sciences de Suède : « Les bases de l’informatique quantique reposent en grande partie sur notre découverte ».
Le circuit et ses implications
Les circuits similaires à ceux développés par ces chercheurs sont désormais utilisés comme bits quantiques, ou qubits, au sein des ordinateurs quantiques. Le phénomène de tunnel quantique est un processus paradoxal où un système quantique traverse une barrière apparemment infranchissable. Par exemple, un objet roulant partiellement sur une colline peut apparaître de l’autre côté sans jamais avoir franchi la partie supérieure.
Les chercheurs ont illustré cet effet avec un dispositif appelé jonction de Josephson, qui consiste en un superconductor, un matériau qui conduit l’électricité sans résistance, entourant un isolant. Dans un article publié en 1985 dans Physical Review Letters, ils ont montré qu’en étant refroidi à des températures très basses, le circuit pouvait passer d’un état sans tension à un état avec tension. Dans un autre article de la même année, ils ont démontré que le circuit absorbait de l’énergie par quantités discrètes, un phénomène connu sous le nom de quantification.
L’impact sur l’informatique quantique
Cette découverte est à la base du fonctionnement des qubits supraconducteurs. Comme l’explique le physicien Andreas Wallraff de l’ETH Zurich, « Ce qui était remarquable, c’est qu’ils n’ont pas seulement réalisé cette expérience précoce, mais qu’ils ont continué à faire avancer le domaine de diverses manières au fil des ans ».
Avancées récentes
Martinis a joué un rôle central dans la démonstration que les ordinateurs quantiques peuvent effectuer des calculs inaccessibles aux ordinateurs traditionnels. En 2019, alors qu’il dirigeait l’équipe de Google dédiée à l’informatique quantique, son groupe a revendiqué, de manière controversée, avoir atteint cet objectif. La compétition pour cette étape marquante se poursuit encore aujourd’hui.
Les enjeux de l’informatique quantique
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’exécuter des tâches telles que le décryptage des types de cryptage standard utilisés pour sécuriser les communications sur Internet. Le Prix Nobel est décerné au cours d’une année de célébration de la mécanique quantique, marquant son centenaire.
Conclusion
Les contributions de John Clarke, Michel Devoret et John Martinis au domaine de la physique quantique ont ouvert la voie à des avancées technologiques majeures. Leur travail continue d’influencer la recherche et l’innovation dans le monde entier, renforçant notre compréhension des principes quantiques et leur application dans le développement futur des ordinateurs quantiques.