prix Nobel de physique 2022, professeur à l'Institut d'Optique Graduate School (Université Paris-Saclay) et professeur à l'École polytechnique (IP Paris)
En bref
Depuis le 20ème siècle, le quantique révolutionne la compréhension des principes fondamentaux de la physique (matière, courant électrique, liaison chimique…)
Concrètement le quantique permet d’étudier et de contrôler des objets microscopiques individuels.
Depuis une vingtaine d’année nous assistons à la « deuxième révolution quantique », impulsée par la découverte des principes d’isolation et d’intrication des objets quantiques.
Une fois développé, l’ordinateur quantique promet de révolutionner le monde moderne dans de nombreux domaines.
Le défi de demain : former plus de personnes à la physique quantique pour développer ce champ de recherche.
docteur en physique nucléaire et chroniqueur chez Polytechnique Insights
En bref
La physique quantique permet d’expliquer le comportement et les interactions entre particules, ainsi que les champs de forces qui les animent.
La quantification des échanges d’énergie entre les électrons de la matière a apporté plusieurs innovations fondamentales sans lesquelles notre technologie moderne n’existerait pas.
Nous utilisons la physique quantique au quotidien, par exemple avec les lasers, la fibre optique ou les LED.
Le formalisme quantique peut aussi nous permettre d’expliquer des phénomènes naturels comme la couleur du ciel ou même la photosynthèse.
Une deuxième révolution quantique est en cours depuis la fin du XXe siècle, pour faire évoluer nos technologies à un niveau encore jamais atteint.
professeur en physique quantique à l'École polytechnique au sein du Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (PMC*)
En bref
Les qubits peuvent représenter à la fois 0 et 1, contrairement aux ordinateurs classiques. Ils effectuent plusieurs calculs en même temps grâce à leur état superposé, accélérant la résolution de problèmes complexes.
À l’heure actuelle, un processeur quantique est encore au stade exploratoire : il prend beaucoup de place et l’optique sophistiquée nécessaire pour contrôler les qubits se compose de lasers, de lentilles et de miroirs.
Pour qu’un ordinateur quantique fonctionne, il doit être capable de corriger les erreurs dues à la nature imparfaite du matériel actuel et qui empêchent d’arriver au résultat final du calcul.
L’ordinateur quantique ne remplacera pas l’ordinateur personnel ou le smartphone, les premiers clients seront certainement les gouvernements et les grandes entreprises plutôt que le grand public.
docteur en physique nucléaire et chroniqueur chez Polytechnique Insights
En bref
Nous utilisons déjà la physique quantique au quotidien, mais la deuxième révolution quantique pourrait permettre de l’appliquer dans le monde industriel.
La spintronique manipule le spin des électrons plutôt que leur charge électrique afin de baisser énormément la consommation électrique des composants.
Le quantique donne aux capteurs la capacité de mesurer des signaux infimes avec une excellente résolution, ouvrant la voie à de nouveaux champs d’application.
Les champs d’application de ces capteurs sont très larges, allant des géosciences aux sciences du vivant en passant par la navigation inertielle.
Le domaine médical a aussi passé le cap quantique : la manière dont les molécules des médicaments interagissent avec celles du vivant est étudiée par la « chimie quantique ».
docteur en physique nucléaire et chroniqueur chez Polytechnique Insights
En bref
C’est grâce à la physique quantique que fonctionne une large partie des traitements et des techniques d’imageries du monde médical moderne.
L’utilisation du laser, permis par la mécanique quantique, est autant utile en ophtalmologie qu’en dermatologie.
L’IRM ne pourrait pas être utilisé sans la physique quantique et la compréhension fine du comportement des noyaux d’atomes dans un champ électromagnétique.
C’est notamment grâce à la supraconductivité, manifestation d’un comportement purement quantique de la matière, que l’IRM a pu être mis au point.
Il est également possible de localiser les cellules cancéreuses grâce à la physique des particules lors d’un examen par TEP (Tomographie par Émission de Positons).
directeur de recherche CNRS en physique quantique et professeur à l'École polytechnique (IP Paris)
En bref
Des chercheurs tentent de modéliser le comportement des matériaux « quasi-périodiques », trop complexes pour être décrits à l’échelle atomique.
Ils étudient ce qui se passe lorsque des interactions entre atomes conduisent à l’apparition de nouvelles phases quantiques appelées verres de Bose.
L'intrication est un phénomène quantique qui permet de déterminer l’état d’une particule simplement en mesurant celui de sa partenaire intriquée.
Pour atteindre l’avantage quantique, il faut que les ordinateurs quantiques fonctionnent avec au moins quelques centaines de milliers de qubits.
Le principal obstacle au progrès est la décohérence quantique : elle résulte de l’interaction des qubits avec leur environnement qui détruit leur intrication.
