Présentation

Les technologies de l’information quantique exploitent de nouveaux modes de calcul et de communication, fondés sur les lois de la mécanique quantique au lieu de la physique classique.

Pour les communications, la mécanique quantique implique que le simple fait d’observer un « quantum bit » porté par un photon le modifie de manière irrémédiable, ce qui permet de détecter la présence d’espion sur une ligne de transmission. Une communication quantique est donc par principe complètement sûre. L’utilisation de méthodes quantiques pour transférer des clés de cryptage de manière sécurisée est maintenant exploitée de façon commerciale. Les technologies quantiques sont également utilisées pour d’autres applications comme des capteurs de grande sensibilité pour l’informatique. L’information quantique doit conduire à des puissances de calcul immenses, dépassant les capacités de n’importe quel ordinateur classique.

La manipulation cohérente des « quantum bit » ou qubits, dans le but de constituer des portes logiques, peut s’appuyer sur différents supports. les ions refroidis sont pour l’instant les systèmes les mieux contrôlés pour créer des états quantiques corrélés entre plusieurs systèmes quantiques élémentaires et réaliser des portes logiques avec un très faible taux d’erreur.

Les atomes froids sont également très intéressants : on sait coder de l’information quantique sur des atomes individuels piégés dans des pinces optiques, ou sur des « puces à atomes », ou encore dans des réseaux optiques où l’on peut depuis peu manipuler les atomes un par un et les faire ainsi interagir pour créer un état quantique corrélé. Les systèmes supraconducteurs connaissent aussi un développement extraordinairement rapide. Constitués par des degrés de liberté collectifs associés aux électrons dans les solides, les interactions entre ces systèmes sont très fortes ce qui permet d’envisager des portes quantiques fonctionnant à très grande vitesse

D’autres fonctions importantes requièrent des mémoires quantiques pour pouvoir stocker ces qubits, à l’instar d’une « RAM quantique », et des répéteurs quantiques permettant de les transférer efficacement. Pour réaliser ces différentes fonctions, les systèmes quantiques hybrides qui combinent les différentes technologies quantiques sont très prometteurs. Tous ces sujets font l’objet d’études approfondies des équipes franciliennes.