protection de la mémoire quantique

Frappez un diapason : il sonne puis s'éteint progressivement. C'est à peu près ce qui se passe pour les bords de chaînes quantiques particulières si on les « secoue » brusquement : les oscillations s'amortissent et la mémoire de l'état initial disparaît. Mais les physiciens ont découvert que dans certains cas, cette sonnerie dure étonnamment longtemps.

Un orchestre parfaitement réglé, où chaque instrument est accordé avec une précision irréprochable, tente de jouer dans une salle bruyante. Ce bruit, c'est la gravité quantique, l'ondulation de l'espace-temps à l'échelle microscopique. Elle ne cesse de menacer de déstabiliser les musiciens.

Le bit quantique (qubit) est une construction des plus délicates. La moindre chaleur le détruit, comme une poussée accidentelle renverse un verre en cristal. Pour protéger cette information fragile, des physiciens ont créé une structure quantique tridimensionnelle qui évoque une poupée russe.

Une goutte d'encre tombe dans un verre d'eau — et une minute plus tard, on ne peut plus dire où elle est tombée. Dans le monde quantique, c'est encore plus dramatique : l'information sur un événement local se disperse dans tout le système si rapidement que tout capteur ponctuel cesse bientôt de sentir quoi que ce soit.

Deux pendules sur une table stable oscillent indépendamment. Si on les place sur une surface instable, les vibrations synchronisent leur mouvement. Le même principe a fonctionné sur une puce en silicium avec des photons. Les scientifiques ont créé deux sources de lumière émettant des paires de particules.

Les ordinateurs quantiques promettent de résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques ne peuvent pas traiter. Mais leurs composants – les bits quantiques – sont très sensibles. Une variante de ces bits est un circuit oscillant qui peut se trouver dans deux états, comme un pendule qui oscille à gauche ou à droite.

Un bit quantique ordinaire est détruit par la moindre perturbation — chaleur, champ magnétique. Des physiciens ont fait travailler une paire d'atomes pour que le désordre n'efface pas l'enregistrement.

Dans un cristal de carbure de silicium, semblable à une pierre transparente, se cachent des défauts — des endroits où les atomes ne sont pas alignés. L'un de ces défauts fonctionne comme un nœud quantique : l'électron à l'intérieur tourne et traite l'information, tandis que le noyau de l'atome voisin la stocke discrètement.

Les particules minuscules mènent une double vie, comme une pièce qui tourne et qui est à la fois pile et face. Le contact avec le monde extérieur les force à choisir – un processus appelé décohérence. Imaginez un écho dans une pièce. L'ancienne règle supposait que la pièce était nue, donc l'écho mourait instantanément.

Un ordinateur quantique ressemble à un orchestre qui ne joue que dans un silence absolu. Le moindre bruit, et la mélodie fragile s'effondre.