Pour la première fois dans l'histoire de l'informatique quantique, des simulations réalisées sur des ordinateurs quantiques ont été confirmées par des mesures expérimentales sur de vrais matériaux. Deux équipes indépendantes, l'une menée par la startup parisienne Pasqal et l'autre par l'Université Purdue aux États-Unis, ont publié leurs résultats en parallèle. C'est une étape cruciale, car elle prouve que ces machines ne calculent pas dans le vide, mais produisent des résultats qui correspondent à la réalité physique.
Simuler un cristal magnétique et vérifier dans un labo, c'est fait
L'équipe de Pasqal, dirigée par le physicien Alexandre Dauphin, a simulé un matériau magnétique contenant du thulium, un élément rare dont la structure cristalline présente des interactions quantiques particulièrement complexes. Les atomes de ce cristal n'arrivent pas à aligner leurs orientations magnétiques de manière ordonnée, ce qui crée des comportements difficiles à prédire avec des ordinateurs classiques.
Pour reproduire la physique de ce cristal, Pasqal a utilisé son ordinateur quantique à « atomes neutres », une technologie qui encode l'information dans les états quantiques d'atomes individuels maintenus par des pinces optiques laser. La machine a calculé des propriétés comme la capacité thermique du matériau et sa réponse aux champs magnétiques. Ces résultats ont ensuite été comparés à des mesures réelles obtenues par diffusion de neutrons au laboratoire national d'Oak Ridge dans le Tennessee. Les deux correspondent.
Pourquoi c'est un tournant et pas juste un exploit de labo
Le problème fondamental des ordinateurs quantiques aujourd'hui, c'est la confiance. Ces machines font des erreurs, beaucoup d'erreurs. Leurs taux d'erreur restent élevés, et quand un ordinateur quantique produit un résultat, comment savoir s'il est juste ? Tant que les calculs restent vérifiables par des superordinateurs classiques, on peut comparer. Mais le but est justement d'atteindre un stade où les ordinateurs quantiques font des calculs que personne d'autre ne peut faire. À ce moment-là, la seule façon de vérifier sera de comparer avec des expériences réelles.
Arnab Banerjee, de Purdue, résume l'enjeu : « Il faut ces vérifications croisées avec de vrais matériaux analysés en laboratoire pour savoir que ce qu'on simule a vraiment du sens. » Son équipe a obtenu des résultats similaires de manière indépendante, ce qui renforce considérablement la validité de l'approche.
La simulation de phénomènes quantiques naturels est considérée comme l'une des applications les plus prometteuses de l'informatique quantique. Comprendre la supraconductivité, concevoir de nouveaux médicaments, créer des matériaux aux propriétés inédites. Tout ça passe par la capacité à simuler fidèlement la physique à l'échelle atomique. Et le fait qu'une startup française soit à la pointe de cette avancée pose une question enthousiasmante : est-ce que l'Europe, via des acteurs comme Pasqal, peut devenir le leader mondial de l'informatique quantique utile ?