Un système de refroidissement révolutionnaire pour l’informatique quantique
L’informatique quantique, c’est un peu comme essayer de faire fonctionner un ordinateur portable dans un congélateur. Pour fonctionner, les ordinateurs quantiques doivent être refroidis à des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu (-273,15 °C). Pourquoi ? Parce qu’à ces températures, les composants de base, appelés qubits, peuvent maintenir les états quantiques fragiles nécessaires aux calculs.
Le problème, c’est que les systèmes électroniques utilisés pour contrôler ces qubits génèrent de la chaleur, ce qui peut perturber les opérations quantiques sensibles. C’est comme si votre ordinateur portable chauffait tellement qu’il faisait fondre le congélateur dans lequel il se trouve !
Jusqu’à présent, la solution consistait à séparer physiquement les qubits des composants électroniques. Mais cette approche a ses limites : elle est complexe, coûteuse et introduit du bruit, ce qui nuit aux performances des systèmes quantiques.
C’est là qu’intervient l’équipe du Laboratoire d’électronique et de structures à l’échelle nanométrique (LANES) de l’EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne), dirigée par le professeur Andras Kis. Ils ont mis au point un dispositif innovant capable de fonctionner non seulement à des températures extrêmement basses, mais aussi avec une efficacité comparable à celle des technologies actuelles fonctionnant à température ambiante.
Leur secret ? Un matériau bidimensionnel (2D) ultra-mince combinant les propriétés exceptionnelles du graphène (un excellent conducteur électrique) et du séléniure d’indium (un semi-conducteur). Ce dispositif exploite un phénomène thermoélectrique complexe appelé « effet Nernst » pour convertir la chaleur en électricité en présence d’un champ magnétique.
Grâce à la structure 2D du dispositif, l’équipe de l’EPFL a réussi à contrôler l’efficacité de la conversion d’énergie avec une précision inégalée. Les chercheurs ont testé leur dispositif à une température de 100 millikelvins (-273,05 °C), soit plus froid que l’espace interstellaire !
Cette découverte représente une avancée majeure pour l’informatique quantique. Elle ouvre la voie à des systèmes de refroidissement plus efficaces et plus compacts, capables de dissiper la chaleur générée par les composants électroniques sans perturber les qubits.
L’équipe de l’EPFL est convaincue que son dispositif pourrait être intégré aux circuits quantiques existants et révolutionner les systèmes de refroidissement pour les technologies futures. L’informatique quantique, qui promet de révolutionner des domaines aussi variés que la médecine, la science des matériaux et l’intelligence artificielle, dispose désormais d’un nouvel atout pour surmonter ses défis technologiques et passer du laboratoire à des applications concrètes.