Horizons n°110 sep/oct/nov 2016
Horizons n°110 sep/oct/nov 2016
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°110 de sep/oct/nov 2016

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Fonds national suisse de la recherche scientifique

  • Format : (220 x 285) mm

  • Nombre de pages : 50

  • Taille du fichier PDF : 9,3 Mo

  • Dans ce numéro : l'université généraliste est-elle encore nécessaire ?

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Les promesses des technologies quantiques Basées sur les propriétés étonnantes du monde microscopique, de nouvelles approches développent des systèmes de cryptage inviolables et rêvent d’ordinateurs surpuissants. Texte: Daniel Saraga Infographie: onlab, Thibaud Tissot 44 Environnement et technique Microscopie Un dispositif d’imagerie utilisant des photons intriqués pourrait améliorer la microscopie en faible luminosité. Long terme Gravitation Basés sur la nature ondulatoire de la matière, des interféromètres atomiques peuvent détecter d’infimes changements dans le champ gravitationnel. Applications: gyroscopes pour navigation inertielle ou relevés géologiques. Horloges Des montres recourant à des qubits intriqués sont déjà plus précises que les horloges atomiques classiques utilisées dans les satellites GPS ou définissant la durée officielle d’une seconde. Capteur magnétique Un défaut du cristal de diamant agit comme un atome artificiel sensible à des champs magnétiques extrêmement faibles, utile pour l’imagerie médicale ou la prospection pétrolière. Ce capteur pourrait remplacer les SQID, une technologie quantique ne fonctionnant qu’à –170 °C. Prochaines décennies Aujourd’hui Dépasser les limites Détection quantique Chiffrement Le cryptage quantique a été démontré avec des fibres optiques sur des distances de plus de 100 kilomètres. La Chine a lancé un satellite en août 2016 afin de tester le chiffrement quantique via satellite. Sécuriser Communication Détection quantique Trois nouvelles technologies La nature ondulatoire de la matière est très sensible à l’environnement. Mesurer la rapidité avec laquelle elle disparaît (la décohérence) permet de quantifier des signaux extrêmement faibles. Communication quantique Des photons (des particules de lumière) intriqués peuvent être utilisés pour le cryptage. Un émetteur et un récepteur créent et partagent instantanément une succession aléatoire de bits (011011101011 …) utilisables comme clé pour chiffrer un message. Ce dernier est transmis de manière conventionnelle, mais seul le récepteur, qui détient l’unique copie de la clé, peut le décoder. Ordinateurs quantiques L’information stockée sous forme de bits quantiques (qubit) est très fragile. L’intrication et le parallélisme quantiques permettent en principe de résoudre plus rapidement certains problèmes que les ordinateurs classiques.
quantique les me sages Des étranges propriétés Ondes et particules De très petits objets tels qu’électrons, atomes ou photons affichent un comportement quantique dont on peut tirer parti, à condition qu’ils restent extrêmement bien isolés de leur environnement Information quantique De l’information digitale peut être stockée dans des bits quantiques (qubits), définis par exemple par le sens de rotation d’un électron ou les niveaux d’énergie d’un atome. Superposition Un qubit peut représenter à la fois un 0 et un 1 en même temps, avec des rapports arbitraires. Parallélisme Plusieurs qubits peuvent être manipulés en même temps. Intrication Des qubits intriqués partagent un lien intrinsèque: mesurer l’un affecte automatiquement l’autre, peu importe leur éloignement. Internet quantique La transmission longue distance de qubits pourrait sous-tendre un réseau Internet sécurisé. Compenser les pertes de signal exigerait d’inventer des répéteurs quantiques, et de meilleurs détecteurs et sources de photons uniques seraient nécessaires pour augmenter la bande passante. Ordinateurs quantiques Calculer avec des quanta Aujourd’hui Une Suisse quantique Premiers pas Les meilleurs appareils de laboratoire peuvent contrôler une douzaine de qubits seulement. L’entreprise D-Wave loue des machines avec 1152 qubits, mais sans avoir pu démontrer son utilité. Prochaines décennies Doté d’un budget de 115 millions de francs pour la période 2011-2018, le PRN «QSIT – Science et technologie quantiques» rassemble cinq universités et IBM Zurich. L’Université de Genève et sa start-up ID Quantique sont des leaders mondiaux en cryptographie quantique. L’Université de Bâle est pionnière en matière d’ordinateurs quantiques à base de semi-conducteurs et de détection à l’échelle atomique. Des chercheurs de l’ETH Zurich développent des ordinateurs quantiques, corrigent des failles en cryptographie et sont des experts de la technologie de D-Wave. Une machine universelle Un véritable calculateur quantique pourrait en plus résoudre des problèmes algébriques (utiles pour décoder les systèmes de chiffrement actuels) et rechercher les bases de données. Il exigerait des millions de qubits adressables individuellement. Simulateurs quantiques Un ordinateur quantique basique pourra simuler parfaitement d’autres systèmes moléculaires en chimie et science des matériaux, une tâche impossible actuellement. Des «quantum annealers» pourraient résoudre des problèmes d’optimisation (comme trouver le meilleur itinéraire ou horaire). Long terme 45



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