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En 2023, une équipe de chercheurs du Laboratoire national d'Oak Ridge a lancé sur le supercalculateur Theta la simulation d'un circuit quantique de 61 qubits. Pour stocker son vecteur d'état, il aurait fallu 32 exaoctets de mémoire, soit plus que la capacité totale de tous les disques durs de la planète.

En septembre 2024, dans la salle de concert de Linz, il n'y avait pas que l'orchestre sur scène. À côté des musiciens, un dispositif générait des paires de photons intriqués : un laser de longueur d'onde 405 nm frappait un cristal non linéaire et se divisait en deux photons de longueur d'onde 810 nm, qui s'envolaient vers deux stations de mesure, Alice et Bob.

L'orchestre s'accorde avant le concert. Chaque musicien suit le rythme commun, et l'ordre naît dans la salle. C'est ainsi que fonctionne un réservoir quantique : les qubits, comme des musiciens, interagissent entre eux, transformant un signal chaotique en une mélodie prévisible. Le calcul par réservoir est connu depuis longtemps.

Un bit quantique, ou qubit, ressemble à une pièce qui tourne sur une table et qui peut être à la fois pile et face. Pour que l'ordinateur comprenne ce qui est sorti, il faut arrêter la pièce et regarder.

Sur une table traîne une poignée de petits aimants ronds. Tant qu'on ne les touche pas, ils restent en désordre. Mais qu'on envoie une brève impulsion de courant à travers eux, et chaque disque bascule : le pôle nord échange sa place avec le pôle sud.

Au fond de l'œil, dans une fine couche de cellules, une minuscule machine moléculaire est à l'œuvre. Elle capte la lumière et la transforme en signal que le cerveau interprète comme une image. Mais parfois, une faute de frappe s'insère dans les plans de cette machine – une seule lettre du code génétique est modifiée, et l'enfant naît aveugle.

La nuit, le cerveau ne s'éteint pas. Au lieu de cela, il trie les événements de la journée, comme un bibliothécaire range les livres sur les étagères. Mais d'où viennent ces images étranges, parfois dénuées de sens, que l'on voit en rêve ? Beaucoup pensaient qu'il s'agissait simplement de bruit aléatoire, sans importance.

Un matériau ordinaire se brise en silence. D'abord, des ponts invisibles se rompent à l'intérieur, et ce n'est qu'ensuite qu'apparaît une fissure visible à l'œil nu. Des ingénieurs de l'Université Carnegie-Mellon ont appris au matériau à « parler » de ces dommages cachés. Ils ont imprimé en 3D un treillis rappelant un nid d'abeilles, mais avec un motif plus complexe.

Un amplificateur moléculaire, c'est comme un loquet de porte : un signal faible ouvre la voie à un signal fort. Dans les cellules vivantes, ces amplificateurs fonctionnent en permanence, mais presque toujours en consommant du carburant. Peut-on amplifier un signal sans dépenser d'énergie ?

Un orchestre où chaque musicien joue sa partition mais n'entend que son voisin. Qu'un seul se trompe, et une vague d'erreurs déferle sur toute la salle. C'est ainsi que fonctionnent les machines d'Ising, des dispositifs spécialisés dans la résolution de problèmes où il faut trouver la meilleure option parmi une multitude.

Un récepteur radio ne capte qu'une seule station parce que son circuit oscillant est accordé sur la fréquence de cette station. C'est à peu près ainsi que fonctionnent les vortex magnétiques dans un nouveau type d'éléments de calcul.

Les puces neuromorphiques fonctionnent différemment des ordinateurs classiques, construits selon les plans de John von Neumann, avec une mémoire et un processeur séparés.

Dans une soupe bouillonnante, les molécules entrent en collision de manière chaotique et réagissent. Mais si l'on mesure comment leurs concentrations varient, des régularités apparaissent.

Communiquer avec des neurones vivants rappelle le réglage d'une vieille radio : il faut non seulement capter la bonne fréquence, mais aussi orienter l'antenne.