Les ordinateurs quantiques ne sont pas des ordinateurs ordinaires. La preuve ? Ils ont entre autres choses besoin d’une température ambiante extrêmement basse pour fonctionner. L’entreprise IBM l’a bien compris et elle a fabriqué un énorme « super-réfrigérateur » qui peut refroidir les objets à des températures plus basses que celles qu’on peut mesurer dans l’espace. Le super-réfrigérateur a comme nom de code Project Goldeneye.
C’est grâce à leur capacité à utiliser les propriétés de la physique quantique que les ordinateurs quantiques parviennent à atteindre des vitesses et des puissances inégalées. Par exemple, le principe de la superposition, selon lequel les particules peuvent exister dans deux états au même moment, permet de traiter simultanément de grandes quantités de données. Toutefois, ces états sont très sensibles aux interférences provenant de l’environnement, incluant la chaleur. De ce fait, les expériences et les ordinateurs quantiques ont besoin de températures cryogéniques.
On parle ici de températures plus élevées que le zéro absolu, mais d’une fraction de degré. Lorsque la température atteint le zéro absolu, les atomes n’ont presque plus d’énergie.
Le système mis au point par IBM
Le réfrigérateur Goldeneye fait partie de ce qu’on appelle des réfrigérateurs à dilution. Ces derniers utilisent un mélange d’hélium-3 et d’hélium-4 pour refroidir leur contenu à une température de l’ordre du milli-Kelvin, c’est-à-dire à des millièmes de degré au-dessus du zéro absolu.
Goldeneye présente des différences par rapport aux réfrigérateurs à dilution existants. Il possède un volume expérimental de 1,7 m3, ce qui est 2 à 3 fois plus gros que les modèles précédents. Le réfrigérateur est aussi modulaire et a un design en forme de clapet qui permet à la chambre à vide externe de s’ouvrir latéralement. Les scientifiques peuvent ainsi accéder facilement au matériel qui se trouve à l’intérieur.
Avec Goldeneye, on peut utiliser différentes unités réfrigérantes qui refroidissent à des températures différentes. Il pèse plus de 6 tonnes, ce qui permet de réduire les vibrations qui peuvent interférer avec les expériences quantiques. Mais le point le plus important, c’est que l’espace qu’il occupe correspond au dixième de l’espace occupé par les réfrigérateurs à dilution existants.
Les résultats des tests
Lors des tests, le super-réfrigérateur d’IBM a été capable de refroidir jusqu’à une température de 25 mK, ce qui est 1000 fois plus froid que la température moyenne dans l’espace. L’équipe de l’entreprise a testé le système avec une puce quantique que les scientifiques ont placée dans l’appareil. Ils ont pu obtenir un temps de cohérence de 450 microsecondes. Il s’agit de la durée pendant laquelle les qubits retiennent leur information.
Bien que les résultats des tests soient satisfaisants, IBM a indiqué que Goldeneye ne sera pas utilisé tel qu’il est actuellement pour refroidir des ordinateurs quantiques. Toutefois, les concepts qu’ils ont testés seront utilisés pour le développement de la prochaine génération de systèmes de refroidissement.
SOURCE: Newatlas