Puce supraconductrice dans son porte échantillon
© Hubert RAGUET / Alice&Bob / LPENS / CNRS Images
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La physique quantique dans tous ses états
Depuis le XXᵉ siècle, la physique quantique a permis plusieurs innovations technologiques qui ont révolutionné notre quotidien (transistor, laser…). De nos jours, la recherche se focalise sur les ordinateurs, simulateurs et capteurs quantiques ainsi que sur la spintronique.
Les ordinateurs quantiques suscitent un intérêt croissant en raison de leur possible potentiel révolutionnaire, notamment en matière de calcul. Nos ordinateurs et smartphones traitent les informations une à une sous forme de bits, unité qui n’a que deux valeurs, 0 ou 1. Les qubits, ou bits quantiques, à la différence des bits classiques, peuvent prendre simultanément les valeurs 0 et 1. C’est le phénomène de superposition quantique, qui permet aux ordinateurs quantiques de traiter en parallèle de vastes quantités d’informations. Les qubits jouent également un rôle crucial dans la transmission d’informations sécurisées : grâce à l’intrication quantique (interactions de qubits liés entre eux) et à une de ses applications, la cryptographie quantique (transmission de données inviolables), il est possible d’assurer une confidentialité absolue.
Des simulateurs quantiques sont développés pour simuler des systèmes physiques complexes, comme les matériaux quantiques, alors qu’aujourd’hui les ordinateurs classiques ne peuvent résoudre les systèmes d’équation qui régissent ces systèmes.
Les capteurs quantiques, quant à eux, exploitent les propriétés quantiques pour améliorer la sensibilité et la précision des dispositifs de détection utilisés en médecine, en télécommunications, etc. Grâce à des qubits extrêmement sensibles, il est possible de mesurer des grandeurs physiques avec une précision inégalée, ouvrant de nouvelles perspectives, dans le domaine de l’imagerie médicale par exemple.
Enfin, la spintronique est une branche de la physique qui étudie l’utilisation du spin (propriété quantique) des électrons, pour le stockage, la manipulation et la transmission de l’information. Parmi les dispositifs spintroniques, on retrouve les dispositifs de stockage de données magnétiques ultra-denses et les transistors quantiques.
Découvrez en images l’étendue des recherches en physique quantique dans les laboratoires du CNRS.
Mots clés : physique quantique, atomes, mécanique quantique, spintronique, capteurs quantiques, simulateurs quantiques, ordinateurs quantiques, qubits, calcul quantique, sprintronique
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