La lumière apprend à compter express
La lumière parcourt un labyrinthe de miroirs et de séparateurs de faisceaux, mais au bout du chemin, elle ne se contente pas de scintiller sur un détecteur : elle se modifie elle-même. Dans le nouvel ordinateur photonique, des modules non linéaires ont été ajoutés aux circuits linéaires habituels, et désormais la lumière peut effectuer toutes les opérations quantiques, et non plus seulement une partie d'entre elles.
Auparavant, les dispositifs optiques quantiques ressemblaient à un piano sur lequel on ne pouvait jouer que les touches blanches. Les opérations linéaires sont ces touches blanches : elles sont bien comprises et faciles à mettre à l'échelle, mais sans les touches noires de la non-linéarité, on ne peut pas jouer de musique. La nouvelle architecture ajoute les touches noires à l'instrument, non pas une par une, mais par blocs entiers, qui peuvent être intégrés dans des circuits existants.
Le test a porté sur deux problèmes difficiles. Le premier est la génération d'états spéciaux de la lumière, nécessaires à la correction d'erreurs dans les calculs quantiques. Auparavant, ces états n'étaient obtenus que par hasard, avec une faible probabilité ; désormais, ils le sont presque à coup sûr. Le second est la simulation du comportement de nombreuses particules dans un réseau, le modèle de Bose-Hubbard. On pensait que les circuits photoniques en étaient incapables, mais la nouvelle plateforme a relevé le défi.
La boucle est bouclée : la lumière, qui autrefois ne faisait qu'éclairer le chemin, est devenue elle-même une machine à calculer, capable d'opérations quantiques universelles.
Les effets optiques non linéaires ont été observés pour la première fois au XIXe siècle, mais ce n'est qu'avec l'avènement des lasers qu'il est devenu possible de les utiliser pour le calcul.