212 - La deuxième révolution quantique

Le monde qui nous entoure est en fait le théâtre de tours de "magie" qui sont souvent bien plus spectaculaires que ceux qu’un prestidigitateur peut présenter. En montrant à la fois des tours de cartes et les résultats d’expériences de physique je présenterai l’un des plus beaux tours que nous joue la nature, à savoir la physique quantique. Cette physique est la source d’effets bizarres, contre-intuitifs et spectaculaires tels que la réduction du paquet d’onde, l’intrication et la décohérence, ou le principe d’exclusion. Derrière ce vocabulaire bizarre, se cachent des phénomènes physiques que je présenterai et qui au-delà de leur beauté intrinsèque, ont pris, souvent sans que nous nous en rendions compte, une importance de plus en plus grande dans notre vie de tous les jours.

La physique quantique a déjà profondément transformé notre quotidien, et avec la second révolution quantique nous promet encore de nouvelles avancées que je présenterai brièvement.

Cet exposé est garanti sans équations, mais avec un jeu de cartes

Dans les matériaux quantiques, nous sommes à la frontière de la science des matériaux, où le comportement des électrons est mystérieux ou surprenant, donnant des propriétés souvent remarquables, comme la supraconductivité – cette capacité presque magique à transporter l’électricité sans aucune perte d’énergie, un phénomène éminemment quantique.

Dans cette conférence, je vais présenter trois exemples de matériaux quantiques, aux propriétés potentiellement révolutionnaires, qui font actuellement l’objet de recherches intensives : les supraconducteurs, les liquides de spin et le graphène.

L'internet quantique est un réseau de communication qui met en valeur des éléments quantique. Sont inclus la communication quantique et l’infonuagique quantique, mais aussi des systèmes quantiques rudimentaires.

Dans cet exposé, nous nous mettons dans la peau de l'internaute quantique de la prochaine décennie: quelles nouvelles expériences pouvons-nous envisager? Quels sont les enjeux sociétaux, et quels progrès technologiques nous mènerons là?

Comme pour les technologies classiques, le développement des matériaux de haute pureté et de haute uniformité est aussi crucial pour les technologies quantiques. Cette présentation abordera ce paradigme et certaines exigences additionnelles qu’il faut satisfaire pour exploiter les processus quantiques de nature beaucoup plus subtile et fragile. La présentation discutera en particulier de certains défis liés à la miniaturisation des processeurs quantiques et leur intégration avec des plateformes classiques. L’information et la communication quantiques à base des semiconducteurs seront prises comme exemple pour mettre en évidence l’importance du contrôle des propriétés à l’échelle atomique pour s’assurer du bon fonctionnement des qubits. L’ingénierie des phénomènes quantiques dans des nouveaux systèmes à dimension réduite sera discutée et la métrologie nécessaire pour permettre leur manipulation sera présentée. Finalement, des concepts pour implémenter potentiellement les interfaces hybrides seront brièvement abordés.