Les calculateurs quantiques ont besoin de calme. Ces machines sont tellement sensibles aux interférences qu’elles pourraient finir enrobées de plomb, voire… enfouies profondément sous terre. Cette théorie récente est le fruit de deux recherches – publiées en mai par des scientifiques de laboratoires italien et allemand et en août par des chercheurs américains – s’intéressant à l’impact des radiations cosmiques sur la stabilité des bits quantiques.
Pour rappel, nombreuses sont les interférences susceptibles de mettre fin à l’état de cohérence indispensable au fonctionnement d’un qubit. Ondes électromagnétiques, vibrations, changements de température… et radiations naturelles. Ces radiations extrêmement faibles – dites rayonnements ionisants – sont présentes partout dans l’environnement, émises par plus de 60 éléments chimiques naturellement présents dans le sol, l’air et l’eau. Mais aussi importées par les rayonnements cosmiques qui traversent l’atmosphère, envoyés par le soleil.
Le temps d’un flash
L’interférence de ces rayonnements sur les qubits supraconducteurs a été démontrée en mai par des chercheurs de l’Institut national de physique nucléaire de Rome (Italie) et de l'Institut de technologie de Karlsruhe (Allemagne). Ce type de bit quantique, qui demande d’être refroidi au plus proche du zéro absolu pour fonctionner, est le plus répandu. Google et IBM se basent notamment dessus dans le développement de leurs machines respectives.
Dans le prolongement de ces recherches, des scientifiques américains du MIT et du Pacific Northwest National Laboratory ont précisément évalué l’impact de ces radiations sur le fonctionnement d’un calculateur quantique. Selon leurs expériences, publiées fin août dans la revue Nature, un qubit exposé à ces radiations ne pourrait pas fonctionner plus de… 4 millisecondes. Soit environ la durée d’un flash d’appareil photo. Insuffisant pour constituer un calculateur stable et réellement fonctionnel.
Gain de 20 %
La solution proposée par les scientifiques est simple : enfermer les dispositifs quantiques dans une boite de plomb, qui agit comme un bouclier contre les rayonnements. Une technique qui aurait permis, selon eux, de gagner 20 % de temps de cohérence.
Ils évoquent aussi l’idée de les enterrer afin de les isoler encore davantage des rayonnements ionisants. Une approche drastique qui, selon eux, pourrait servir à des fins de recherche, mais ne saurait être considérée comme une solution au long terme. Ils rappellent l’importance de concevoir des qubits moins sensibles à la décohérence. Et de les conserver à la surface.
