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    Université de Sherbrooke - À la poursuite de l’ordinateur quantique

    Bertrand Reulet travaille au processeur de l’avenir

    27 octobre 2012 |Michel Bélair | Éducation
    Bertrand Reulet se passionne pour la mécanique quantique. De son laboratoire à l’Université de Sherbrooke, il nous parle de ses travaux à la Chaire d’excellence en recherche, où il s’amuse à mesurer « de plus en plus précisément » les fluctuations des signaux quantiques.

    Depuis les premières intuitions d’Heisenberg sur le principe d’incertitude jusqu’au double prix Nobel de physique décerné cette année à Wineland et Haroche, la physique quantique se porte toujours plutôt court dans les salons. Cela tient aux principes étranges qui la définissent et qui n’ont absolument rien de « logique » ou d’intuitivement « compréhensible ». Plus d’un siècle après les premières affirmations des scientifiques, on admet toujours aussi mal qu’un objet puisse être à deux endroits en même temps.


    Des outils quantiques


    En fouillant un peu, on découvre rapidement que le professeur Reulet travaille depuis longtemps sur le « bruit non gaussien », ces fluctuations irrégulières du bruit électronique. Voilà maintenant que l’ancien directeur de recherche du CNRS sur la physique des solides peut consacrer toute son énergie à comprendre la nature de ces signaux pour mieux les mesurer. Il a amorcé ses recherches aux États-Unis et en France - où il a fondé un groupe de recherche sur les nanostructures hybrides - avant de devenir titulaire de la Chaire d’excellence en recherche sur le traitement des signaux quantiques, à Sherbrooke.


    Bertrand Reulet est l’un des pionniers du concept de l’information quantique, un secteur de recherche qui connaît un développement fulgurant un peu partout à travers le monde.

     

    À explorer


    Au téléphone, il a la voix claire d’un homme passionné par son travail, mais son discours s’enflamme parfois en laissant entrevoir, au-delà de la recherche pure, les applications concrètes sur lesquelles ses travaux pourraient déboucher.


    « Il y a encore beaucoup de choses à découvrir dans tous les secteurs de la physique quantique, explique-t-il. Au fil des années, on a élaboré la théorie et conçu de plus en plus d’expériences ; déjà, certaines d’entre elles ont mené à des applications concrètes, comme le laser et l’imagerie par résonance magnétique [IRM], qui sont, oui, des outils quantiques. Mais il reste encore à venir des choses susceptibles de transformer tout aussi radicalement nos façons de vivre et de travailler… »


    À Sherbrooke, Bertrand Reulet dispose d’un laboratoire haut de gamme où il entend « mettre l’accent sur la mesure des signaux quantiques. Plus les mesures seront précises, plus les modèles théoriques puis pratiques pourront se développer. Ici, à l’université, je travaille avec une équipe transdisciplinaire réunissant des théoriciens et des expérimentateurs en physique et en génie informatique ; ensemble, nous tentons de déterminer comment on peut utiliser les principes de la mécanique quantique pour traiter de l’information. Autrement dit, nous sommes à jeter les bases de ce que sera le premier processeur quantique. »

     

    Plus rapide, plus sécuritaire


    Tentons de résumer la démarche. Bertrand Reulet cherche à comprendre comment la mécanique quantique agit sur les lois du courant électrique. Dans le site de la Chaire d’excellence, un texte explique que le chercheur « étudiera les mécanismes qui sont à l’origine du bruit électronique à très basse température à l’aide de simples nanostructures de semi-conducteurs […], qui constituent le point de départ de l’élaboration des futurs processeurs quantiques. Plus précisément, il s’intéressera à la manière dont les propriétés quantiques des signaux provenant de tels dispositifs peuvent être interprétées par des instruments classiques. Ses expériences permettront de mieux comprendre comment les processeurs quantiques pourraient être compatibles avec les ordinateurs d’aujourd’hui. »


    Et pourquoi associer ordinateur et mécanique quantique ? Pourquoi, d’ailleurs, veut-on développer un ordinateur quantique ? Quelles en seraient les caractéristiques ? Au bout du fil, Bertrand Reulet s’anime, sa voix se fait plus claire encore. « Un ordinateur dont le processeur fonctionnerait à partir d’algorithmes quantiques serait beaucoup plus rapide que les plus performantes des machines d’aujourd’hui. Il serait aussi beaucoup plus sécuritaire, parce qu’il serait absolument impossible de décrypter un processeur quantique. »


    La tâche est quand même colossale et on n’y est pas encore tout à fait, puisqu’une question d’échelle se pose tout de suite. « Les processus quantiques, poursuit le chercheur, sont facilement observables à l’échelle atomique, alors qu’on ne peut les vérifier dans les objets plus gros. C’est comme si la mécanique quantique disparaissait dans la mécanique classique à mesure qu’on quitte le niveau subatomique. Les causes sont multiples et tiennent surtout à l’interaction de l’objet en rapport avec son environnement. Mais si on parvient, par exemple, à mesurer fidèlement puis à contrôler les fluctuations d’un courant électrique dans une nanostructure, on peut entrevoir des choses intéressantes. »


    Comme un processeur quantique, par exemple. Et, éventuellement, une première génération d’ordinateurs quantiques. Lorsque cela arrivera, Bertrand Reulet ne sera probablement pas très loin du fameux objet…


    Collaborateur













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