Saut quantique de la Chine

La Chine a obtenu des progrès considérables dans les sciences et technologies quantiques au cours de l'année écoulée, endossant un rôle pionnier dans le domaine des communications quantiques.

"Une percée majeure", "une réussite impressionnante", "un jalon dans ce domaine", tels sont les termes utilisés pour décrire les réalisations chinoises en matière de sciences et technologies quantiques publiées dans de prestigieuses revues comme Science et Nature.

Des scientifiques chinois sont récemment devenus les premiers à réaliser la distribution de clés quantiques d'un satellite vers la Terre et la téléportation quantique depuis la Terre vers un satellite, jetant les bases pour la construction d'un réseau mondial de communication quantique impossible à pirater.

Les expérimentations ont été menées par le premier satellite quantique au monde, baptisé Quantum Experiments at Space Scale (QUESS).

"Ce satellite marque la transition du rôle de la Chine, qui est passée de disciple en termes de développement des technologies informatiques classiques à un statut de leader dans l'orientation des réalisations futures des technologies informatiques", a affirmé Pan Jianwei, scientifique en chef du QUESS et membre de l'Académie des sciences de Chine (ASC).

"La distribution de clés quantiques basée sur un satellite peut être liée à des réseaux quantiques métropolitains où les fibres sont suffisantes et adéquates pour connecter un grand nombre d'abonnés dans une ville de plus de 100 km. Nous pouvons ainsi envisager un réseau quantique intégral entre l'espace et la Terre et rendre possible la cryptographie quantique -- probablement l'application commerciale initiale de l'information quantique -- qui sera utile à l'échelle mondiale", a expliqué M. Pan.

L'établissement d'un lien fiable et efficace entre l'espace et la Terre pour une transmission fidèle de l'état quantique ouvre la voie à un réseau quantique à l'échelle mondiale, a-t-il ajouté.

Les scientifiques prévoient que la communication quantique permettra de fondamentalement modifier le développement humain dans les deux ou trois prochaines décennies, alors qu'il existe des perspectives prometteuses dans l'application de la nouvelle génération de communication dans les domaines tels que la défense et la finance.

Baptisé "Micius", nom d'un philosophe chinois du 5e siècle av. J.-C., le satellite de 600 kg a été placé en orbite héliosynchrone à une altitude 500 km le 16 août 2016.

En juin 2017, le premier résultat obtenu par les scientifiques chinois sur ce satellite a été publié dans un article en couverture de la revue Science. Dans le cadre de cette expérience, les scientifiques ont réalisé la distribution d'une paire de photons intriqués à plus de 1.200 km, montrant que l'intrication quantique, un phénomène de la physique quantique si déconcertant qu'Albert Einstain l'a décrit comme "une action fantomatique à distance" en 1948, persiste à une telle distance.

"A l'heure actuelle, il s'agit du plus important progrès de ma vie en matière de recherche scientifique", a déclaré M. Pan, qui travaille dans le domaine de la physique quantique depuis plus de 20 ans et a reçu le plus prestigieux prix des sciences naturelles du pays pour sa contribution aux sciences quantiques.

"Pour la première fois, nous avons testé la règle physique du micro-monde à l'échelle spatiale et jeté les fondements pour l'étude de davantage de règles fondamentales de la physique dans le futur. Les technologies sont aussi applicables dans la construction d'un réseau quantique", a affirmé M. Pan.

Deux autres avancées réalisées grâce à Micius, à savoir la distribution de clés quantiques d'un satellite vers la Terre et la téléportation quantique depuis la Terre vers un satellite, ont été publiées peu après dans Nature le 10 août.

Karl Ziemelis, éditeur en chef des sciences physiques de Nature, a déclaré qu'avec la publication de ces nouveaux articles, M. Pan et ses collègues avaient achevé la démonstration d'un trio d'expérimentations quantiques qui constitueraient le coeur de tout Internet quantique basé dans l'espace.

"On pourrait dire que les possibilités en matière de technologies quantiques vont jusqu'au ciel, mais cela serait en réalité une estimation trop prudente. Ils ont été au-delà du ciel avec ces dernières expériences, et le fait que ce groupe ait réussi à élever la recherche dans les communications quantiques pratiques à de telles hauteurs astronomiques est la concrétisation des investissements et des grands efforts déployés par la Chine dans les sciences physiques", a indiqué M. Ziemelis.

Les scientifiques chinois ont accompli toutes les expérimentations conçues pour Micius avec un an d'avance sur le calendrier prévu. Le président de l'ASC, Bai Chunli, a déclaré que ces progrès montraient que la Chine avait atteint une position de pionnier dans le domaine de la recherche sur la communication quantique.

"Micius a inauguré la construction de la communication quantique mondiale, les études de la physique quantique dans l'espace et la vérification expérimentale des théories sur la gravité quantique. Cela contribue aux efforts de la Chine pour atteindre une position dominante dans les sciences et technologies quantiques et lui permet de devenir un leader dans ce domaine", a déclaré M. Bai.

Les scientifiques chinois ont également réalisé des percées dans l'informatique quantique.

En mai, ils ont construit la première machine de calcul quantique au monde, allant au-delà des ordinateurs classiques ou conventionnels et ouvrant la voie à l'objectif ultime de voir l'informatique quantique détrôner les ordinateurs classiques.

Sur une table de 3 m² dans un laboratoire de l'Institut de Shanghai pour les études avancées relevant de l'Université des sciences et technologies de Chine, le "bébé" ordinateur quantique composé de plusieurs centaines de pièces n'a rien en commun avec les ordinateurs utilisés aujourd'hui à la maison ou au travail.

"Bien que ses performances ne dépassent pas celles des téléphones mobiles actuellement dans nos mains, il représente un saut considérable pour l'ordinateur quantique, lequel pourrait un jour surpasser les ordinateurs conventionnels", d'après M. Pan.

Son équipe a l'ambition de construire un ordinateur quantique aussi puissant que les ordinateurs portables à la fin de l'année et d'en bâtir un capable de supplanter le super-ordinateur le plus puissant d'ici 2020.

"Une période cruciale pour le développement des ordinateurs quantiques voit le jour, comme des pousses de bambou après la pluie", a affirmé M. Pan.

Compte tenu de l'énorme potentiel des ordinateurs quantiques, l'Europe et les Etats-Unis collaborent activement dans leurs recherches. Les sociétés de hautes technologies, telles que Google, Microsoft et IBM, portent également un grand intérêt à la recherche sur les ordinateurs quantiques.

Pendant la période de développement initial des ordinateurs conventionnels, des années 1940 aux années 1970, l'Europe et les Etats-Unis ont occupé une position de leader. Mais dans la nouvelle vague d'ordinateurs quantiques, la Chine a déjà pris les devants dans certains domaines.