Physique quantique

Les technologies quantiques exploitent les propriétés inhabituelles des éléments fondamentaux de la matière. Elles promettent des percées dans la communication, la puissance de calcul, les techniques de mesure et bien d'autres choses encore. Mais les états quantiques sont fragiles et leurs effets difficiles à saisir. La recherche sur les applications réelles est donc un véritable défi. Les chercheurs de l'Empa et leurs partenaires ont réussi une percée : Grâce à une sorte de «Lego quantique», ils ont pu reproduire avec précision un modèle théorique de physique quantique connu depuis longtemps dans un matériau synthétique.

Prédire le comportement de nombreuses particules quantiques en interaction est complexe mais essentiel pour exploiter l’informatique quantique de manière concrète. Une collaboration scientifique dirigée par l’EPFL a mis au point une méthode permettant de comparer les algorithmes quantiques et d’identifier les problèmes quantiques les plus difficiles à résoudre.

Des scientifiques de l'ETH Zurich ont montré que les états quantiques des spins d'un électron unique peuvent être contrôlés par des courants d'électrons dont les spins sont uniformément alignés. À l'avenir, cette méthode pourrait être utilisée dans des éléments de circuits électroniques.

Il n’est pas facile de comprendre le déroulement précis des réactions chimiques sur le plan quantique. Les installations expérimentales comme le SwissFEL offrent de nouvelles perspectives sur les processus ultrarapides qui les sous-tendent, mais les données produites deviennent trop compliquées pour être modélisées de manière classique. C’est à ce niveau-là que les calculateurs quantiques pourraient intervenir.

En analysant des images de points de couleur créées par des simulateurs quantiques, un groupe de recherche de l'ETH Zurich a étudié un type particulier de magnétisme. À l'avenir, cette méthode pourrait également être utilisée pour résoudre d'autres énigmes de la physique, par exemple dans le domaine de la supraconductivité.

Un groupe de recherche de l'ETH Zurich a réussi à piéger des ions à l'aide de champs électriques et magnétiques statiques et à effectuer des opérations quantiques sur eux. À l'avenir, ces pièges pourraient être utilisés pour réaliser des ordinateurs quantiques avec beaucoup plus de bits quantiques que ce qui a été possible jusqu'à présent.