Carrières d’avenir 2014 : Génie informatique

La mécanique quantique va rendre l’informatique plus sûre et plus puissante. Une bonne nouvelle en cette journée pour un Internet plus sûr. Du moins si Javier Cerrillo Moreno, chercheur au MIT et lauréat d’une bourse du Fonds AXA pour la Recherche, réussit à refroidir les atomes avec un laser

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Il sera donc impossible de crypter un message de manière sûre…

Si, en utilisant des codes quantiques. Ces codes sont incassables (ou presque, ndlr) et ils pourront dire de manière affirmative s’ils ont été lus ou pas. Quand on veut crypter un message, on envoie d’abord la clef, puis le message. Quand vous recevrez une clef quantique, par les propriétés de la mesure quantique, vous saurez tout de suite si un tiers l’a lu entre vous et l’émetteur. Vous saurez ainsi qu’il ne faut pas envoyer le message.

Qu’a de spécial la mesure, en physique quantique?

L’application de la mécanique quantique à l’informatique est connue depuis les années 1990 et même avant, puisque Richard Feynman en parlait déjà. Le principe de base est de profiter de la capacité des objets quantiques à être dans deux états superposés en même temps.

Le problème est que ces états superposés ne sont jamais observables. Dès qu’une particule quantique rencontre un élément extérieur, elle « choisit » un état. On appelle cela la réduction de la superposition quantique.

Donc la clef de cryptage quantique serait une particule en état de superposition. Si un tiers essaie de la briser, il provoquera une réduction quantique impossible à dissimuler.

Exactement. Et vous saurez que votre clef confidentielle a été lue et que votre communication n’est pas sûre.

Mais comment arrivez-vous à conserver un objet dans un état superposé?

Pour maintenir une particule quantique en état superposé, il faut la maintenir isolée et calme.

On sait isoler une particule avec un piège à ions, c’était l’objet du prix Nobel de physique 2012 (reçu par Serge Haroche, ndlr). Mes travaux portent sur le fait de refroidir l’ion isolé à l’aide de lasers.

Les lasers ne sont-ils pas supposés être chauds?

On peut se servir de la superposition quantique pour que l’ion devienne transparent au laser de notre choix.

L’ion isolé dans son piège est excité, il bouge comme un enfant sur sa balançoire. Le principe de transparence au laser me permet d’agir de manière à faire baisser son excitation. Un peu comme si je poussais mon enfant sur la balançoire quand il revient vers moi et non quand il s’éloigne de moi. Cela le ralentirait. Le laser agit de même avec l’ion excité.

En quoi cette propriété est-elle utile en informatique?

Nous travaillons avec des atomes possédant 2 électrons. On en enlève un, il reste un ion avec un électron. Cet électron peut être dans son état basal ou dans un état excité. Cela nous donne une information binaire de type 0 ou 1, classique en informatique.

Avec le piège à ions et les lasers, je génère une particule quantique stable. Qui peut être dans 2 états en même temps. Maintenant, si j’arrive à stabiliser 2 particules, j’ai 4 états possibles. Si j’ai 3 ions, j’ai 8 possibilités. Très rapidement, j’obtiens une puissance de calcul phénoménale.

Aujourd’hui, il existe des ordinateurs avec une dizaine de particules. Ce n’est pas énorme. Il faut en outre améliorer les méthodes de refroidissement des ions pour augmenter leur nombre.

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Parcours de chercheur

DR

Javier Cerrillo Moreno a longtemps hésité entre l’informatique et la physique. Il a opté pour la seconde, qui lui offrait « une plus grande compréhension du monde environnant ».

Le tournant de sa carrière? Quand sa thèse a été financée par le Fonds AXA pour la Recherche. « AXA m’a rendu la vie plus facile. Ils ont financé ma thèse avec un salaire plus élevé que d’autres bourses et la possibilité de voyager pour des colloques. Pour être un bon chercheur, il faut être exposé à différentes idées. C’est pourquoi je suis au MIT actuellement, c’est un peu la capitale de la recherche. »

Le jeune homme est passionné par ses travaux. « Il y a dans la recherche quelque chose que l’on ne retrouve pas ailleurs. Une liberté de vous intéresser à ce qui vous passionne plutôt qu’à ce qui est le plus rentable. »

BOOOST ta carrière !

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