7. La suprématie quantique
Où l’on découvre pourquoi Google écrase la concurrence grâce aux supraconducteurs.
- Par Julien Bobroff
Pages 75 à 86
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- BOBROFF, Julien,
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- Bobroff, J.
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Notes
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[1]
L’appellation « suprématie quantique » inventée par John Preskill a progressivement été abandonnée car elle rappelle d’autres « suprématies » moins glorieuses. On lui préfère maintenant l’appellation d’« avantage quantique ». À l’heure de l’article de Google, c’était encore la dénomination officielle…
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[2]
Pour définir les unités internationales, le Bureau international des poids et mesures (BIPM) a décidé récemment de ne plus se fonder sur des étalons, mais plutôt des mesures universelles. Ainsi, le kilogramme n’est plus mesuré en comparant à un vrai étalon kilogramme, mais avec une balance originale, la balance de Kibble. Ce dispositif utilise notamment l’effet Josephson pour mesurer le courant qui traverse la balance. Il permet d’équilibrer le poids d’une masse inconnue avec des champs magnétiques de façon absolue, bref de déterminer un poids sans se comparer à un autre poids, grâce aux lois de la quantique.
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[3]
Dans ces circuits électriques Josephson, l’écart entre niveaux d’énergie est d’une dizaine de GHz, soit quelques dixièmes de kelvins. Ainsi, dès que leur température atteint 0,1 K, il apparaît des excitations spontanées, les circuits grimpent les niveaux spontanément de façon non contrôlable. Autrement dit, ils ne sont plus bons à rien. Voilà pourquoi il faut les refroidir bien au-dessous de 0,1 K.
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[4]
Cette différence entre écarts d’énergie nécessaire pour concevoir un qubit est d’ailleurs à l’œuvre naturellement dans les atomes. Un atome comme l’hydrogène a des niveaux d’énergie de valeur proportionnelle à 1/n2, qui sont de plus en plus proches à mesure que l’énergie augmente.
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[5]
En toute rigueur, cette explication s’applique à la boîte à paires de Cooper, le mécanisme pour le transmon étant un peu plus subtil.
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[6]
Un débat a suivi la publication, et plusieurs chercheurs dont le Français Xavier Waintal ont trouvé finalement des façons de mener le même calcul en quelques jours, voire quelques heures. La performance du Sycamore reste néanmoins remarquable.
Je venais de finir ma deuxième année de thèse quand je me rendis aux États-Unis assister à ma première conférence internationale. L’événement réunissait une centaine de participants. Comme tous les autres doctorants, j’y présentais un poster, seuls les chercheurs confirmés pouvant prétendre à l’honneur d’une contribution orale. Je me retrouvais ainsi tout fier, debout à côté de mon affiche grand format, dans une salle aménagée au sous-sol de l’hôtel.
Avouons-le, cette « session poster » était bien calme. Les étudiants venaient se voir les uns les autres. Parfois, un directeur de thèse passait la tête, mais repartait aussi vite prendre un café avec ses confrères. Finalement, un homme aux cheveux gris et à la barbe naissante vint gentiment m’écouter. Son apparence dénotait avec le reste des chercheurs. Avec un bel accent anglais, il me demanda avec politesse de lui expliquer mon sujet. Pour être honnête, je n’étais pas tout à fait sûr qu’il participait à la conférence, n’était-ce pas juste un touriste égaré, à la recherche de la piscine ? Je prenais donc soin de reprendre les bases pour qu’il y comprenne quelque chose, la supraconductivité, les paires de Cooper, le diagramme de phase… Il m’écouta avec attention, posa une ou deux questions que je ne compris pas vraiment, et passa au poster suivant. Un touriste, c’est sûr.Ce ne fut que le lendemain, lors de la session plénière, que je découvris l’identité du vieil Anglais. J’avais expliqué le b.a.-ba de la discipline à… Tony Leggett, une légende, peut-être le plus brillant des physiciens de mon domaine…
Date de mise en ligne : 06/11/2025
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