Prêts à prendre la vague de technologies quantiques

2022/06/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Bien qu'il soit question de la seconde révolution quantique, selon le chercheur de CIC nanoGUNE, Emilio Artacho, il est important de bien matiser ce qu'est cela. « La véritable révolution fut quand les bases de la physique quantique furent posées ; bientôt, cent ans se passeront », dit Artacho. Dans les années 40, avec le transistor, la quantique a été appliquée et toute la technologie actuelle est basée sur la quantique. C'est la première révolution. « Le nom de seconde révolution a été donné à l’exploitation de certaines propriétés quantiques que nous n’avons pas exploitées jusqu’à présent : superposition d’état et enchevêtrement quantique », explique Artacho.

« Les choses avancent très rapidement », dit Iñigo Arizaga Arcelus, directeur des technologies quantiques de Tecnalia. « La vérité est que la technologie permet maintenant de rendre plus facile ce qu’on ne pouvait faire que dans certains laboratoires ».

De plus, l'Europe et les gouvernements financent le développement des technologies quantiques. « Nous devons profiter de ce moment pour investir, renforcer les équipes et nous préparer à faire un bon travail dans ces technologies », dit Arizaga.

Dans CIC nanoGUNE est en cours de recherche dans le domaine des capteurs quantiques. « Nous pensons qu’il s’agit d’un domaine d’avenir qui peut influencer la technologie », dit Artacho. La sensibilité des capteurs quantiques est énorme. « L’un des problèmes de l’informatique quantique est précisément de maintenir les particules subatomiques ou atomiques suffisamment isolées, car presque tout peut les altérer et modifier leur état quantique. Mais cela signifie qu’ils sont très sensibles à certains paramètres », explique Arizaga.

Cette sensibilité est utilisée pour la lecture de spins (propriété des particules élémentaires) dans nanoGUNE, et bien que des champs magnétiques soient normalement utilisés pour la manipulation ou la lecture de spins, dans ce cas, il s'agit de champs électriques. « Utiliser les champs électriques impliquerait un changement de modèle et simplifierait considérablement le processus », explique Artacho. Le laboratoire expérimente le microscope à effet tunnel et effectue des calculs théoriques pour prédire ce qui est attendu dans le laboratoire et comment interpréter les résultats. D'autre part, ils effectuent des simulacres. « Les simulations nous donnent beaucoup plus d’informations que les expériences que nous pouvons réaliser en laboratoire. Ce sont des expériences virtuelles, pour ainsi dire, que nous validons en les comparant aux résultats du laboratoire. »

En outre, en collaboration avec le Centre de physique des matériaux (CFM), des recherches sont en cours sur de nouveaux matériaux quantiques. « Certaines nanostructures peuvent présenter des états topologiquement protégés, ce qui pourrait être utile pour les technologies quantiques. C’est une science très basique », explique Artacho.

« Ce type d’enquêtes est très important », dit Arizaga. « Je suis convaincu que nous ne disposons pas encore de la technologie qui sera utilisée pour construire les ordinateurs quantiques du futur. Les premiers ordinateurs classiques ont été fabriqués avec des vannes, ce qui limitait beaucoup. Puis vint le transistor et la microélectronique, où il a explosé. Je pense qu'il en va de même pour la quantique. Avec la technologie que nous avons maintenant, il y a de grandes limites, mais quelque chose apparaîtra, et pour cela, une recherche de base est indispensable ».

À Tecnalia, la recherche est plus appliquée et les technologies quantiques couvrent différents domaines. D'une part, on travaille sur la cryptographie quantique et postquantique, dans le but de les appliquer aux secteurs industriel et énergétique.

D'autre part, on travaille également sur l'informatique quantique. « Il y a quelques années, nous avons commencé à travailler, entre autres, des problèmes d’optimisation », explique Arizaga. « Et nous travaillons déjà sur des problèmes réels d’entreprises comme l’optimisation de la mobilité et des images. »

Le développement de logiciels quantiques a également commencé. Et ils sont prêts à entrer dans le domaine de la simulation parce qu’il « offre de nombreuses possibilités de créer de nouveaux matériaux ou médicaments, par exemple ».

Dans le domaine des capteurs quantiques, en collaboration avec l'UPV/EHU, on travaille sur des capteurs de résonance magnétique nucléaire. « Nous obtenons de bons résultats et nous préparons un brevet. »

Arizaga voit également un avenir prometteur dans le domaine des capteurs et pense qu'il faudrait miser sur Euskal Herria. « Jusqu’à présent, nous avons travaillé avec des appareils tiers, mais il est temps de commencer à concevoir et produire nos propres appareils. » Et voyez des opportunités. « Les technologies de recherche dans CIC nanoGUNE sont très intéressantes, font des recherches de pointe ; dans CFM, ils ont un laboratoire de nanofotonique quantique ; leurs lasers à Tekniker peuvent également être une bonne occasion de construire des dispositifs quantiques. Si nous travaillons tous dans la même direction, nous pourrons prendre cette vague de technologies quantiques. Nous avons des bases solides ».