Dossiers Pour la Science

En manipulant un à un des atomes suspendus dans le vide, les physiciens élaborent les premiers éléments qui constitueront les futurs ordinateurs quantiques.

Les propriétés des objets existent-elles avant d'être mesurées ? Des expériences conçues par des physiciens à Vienne apportent des éléments de réponse à cette question entre science et philosophie.

En 1935, Einstein lance un défi à la théorie quantique, qu'il juge incomplète. Un défi que les étrangetés quantiques ont relevé avec brio : la voie vers des applications révolutionnaires était ouverte.

Les circuits supraconducteurs seront-ils les supports des bits quantiques des ordinateurs quantiques de demain ? On l'ignore encore, mais leur flexibilité en fait d'excellents candidats.

La cryptographie quantique exploite la superposition d'états pour créer des clefs de cryptage inviolables. En quelques années, les physiciens sont passés de la théorie et des bricolages de laboratoire aux produits commercialisés.

Le diamant est un matériau prometteur pour l'électronique quantique : on peut y incorporer des impuretés et contrôler le spin de leurs électrons. L'enjeu : des ordinateurs quantiques fonctionnant à température ambiante.

Alors que la théorie quantique fête son cent dixième anniversaire, les succès spectaculaires le disputent aux énigmes persistantes.

Comment passe-t-on de la physique quantique à la physique classique ? Une horloge que l'on peut mettre dans un état quantique ambigu – elle avance et retarde en même temps – permet aux physiciens d'analyser cette transition floue entre deux comportements de natures très différentes.

La possibilité de transporter instantanément un objet d'un endroit à un autre, rêvée par la science-fiction, est aujourd'hui réalité… au moins pour les particules lumineuses.

Des ordinateurs quantiques seraient performants pour accomplir certaines tâches aujourd'hui inaccessibles. Mais pour résoudre la plupart des problèmes, ils feraient à peine mieux que les ordinateurs actuels. L'ordinateur ultime n'est pas pour demain !

Les physiciens cherchent à optimiser le traitement de l'information grâce aux étranges propriétés du monde quantique. Pour ce faire, ils manipulent la matière et la lumière à l'échelle des atomes et des photons, échelle dont la maîtrise deviendra incontournable du fait de la miniaturisation de l'électronique.

Interférences, téléportation, superposition d'états, intrication — une sorte de lien mystérieux entre particules —, le monde quantique est le siège de phénomènes déroutants, confirmés par nombre d'expériences. Et ces phénomènes se révèlent plus utiles que prévu…

Le mariage de la théorie de l'information et des concepts quantiques révèle les lois qui régissent la complexité du monde quantique.

Comment stocker l'information quantique, si volatile qu'elle disparaît dès qu'on cherche à la connaître ? En développant des mémoires elles-mêmes quantiques. Dans les multiples dispositifs étudiés, lumière et matière échangent leur état quantique à la demande.

Nos sens nous donneront-ils un jour directement accès à l'étrange monde quantique ? A priori non, car un simple échange d'information le fait disparaître, mais ce n'est plus un problème d'échelle. On crée en effet des phénomènes quantiques de plus en plus macroscopiques…

Grâce à l'optique quantique, on peut détecter des objets sans interagir avec eux, même via des photons.

Une sélection d'ouvrages acessibles pour approfondir le thème abordé dans ce Dossier. Retrouvez cette rubrique au format pdf.

Le contrôle de la lumière à l'échelle du photon est nécessaire pour de nombreuses applications. On cherche alors à émettre des photons un par un, en rafales rapides. En pratique, on doit créer des sources 100 milliards de fois moins intenses que les lasers des caisses de supermarché !