L’informatique quantique est imparable. Des experts de l’Université australienne de Nouvelle-Galles du Sud et de la start-up Silicon Quantum Computing (SQC) ont créé un circuit intégré quantique révolutionnaire composé de seulement quelques atomes. Grâce au contrôle précis des états quantiques de ces atomes, un processeur a été créé, capable de simuler la structure et les propriétés des molécules d’une certaine manière, et qui peut conduire à de nouvelles substances, y compris des catalyseurs avancés.
Michel Simmons. Crédit : Calcul quantique sur silicium.
Ce circuit quantique se compose de 10 points quantiques à base de carbone placés sur un substrat de silicium et de six portes logiques métalliques qui contrôlent le flux d’électrons à travers le circuit. Cela semble assez simple, mais le problème réside dans l’arrangement absolument précis des atomes utilisés à une échelle inférieure au nanomètre. Ils sont positionnés pour imiter la structure atomique d’une molécule sélectionnée, permettant aux scientifiques d’étudier la structure de cette molécule et ses états énergétiques plus précisément que jamais.
Pour démontrer les possibilités de cette technologie, Michelle Simmons et ses collègues ont choisi des parties de la molécule du composé organique polyacétylène, un polymère dont le squelette carboné alterne des liaisons simples et doubles. Pour simuler ces liaisons, ils ont placé des atomes de carbone à différentes distances les uns des autres. Ensuite, ils ont laissé entrer l’électricité dans le circuit quantique pour s’assurer qu’il était arrangé comme du vrai polyacétylène. Dans un autre test, ils ont rompu les liaisons simulées à divers endroits et vérifié que le résultat correspondait aux prédictions théoriques. Dans les deux cas, le modèle était excellent.
Logo. Crédit : Calcul quantique sur silicium.
Les créateurs du circuit quantique soulignent que son importance réside principalement dans la capacité de simuler et d’étudier des molécules plus complexes et compliquées. Cela devrait faciliter le développement de nouvelles substances, telles que de nouveaux types de matériaux, de produits pharmaceutiques ou de catalyseurs. La version actuelle du circuit quantique, ou plutôt du simulateur moléculaire, comprend une molécule à 10 atomes, ce qui correspond à la limite des possibilités de simulations sur ordinateurs conventionnels. Des chercheurs envisagent un circuit de 20 atomes au total, qui devrait, pour la première fois dans l’histoire, permettre ce type de simulation pour des molécules plus complexes.
Comme le dit Simmons, la plupart des autres architectures informatiques quantiques n’incluent pas la capacité de travailler avec des atomes au niveau inférieur au nanomètre ou de placer des atomes si proches les uns des autres. Grâce à leurs recherches, il sera désormais possible de simuler et d’étudier en détail des molécules de plus en plus complexes, ce qui ouvre la porte à de nouvelles découvertes.
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