Par rapport aux ordinateurs classiques, les ordinateurs quantiques sont présentés comme le futur de l’informatique en raison de leurs capacités de traitement phénoménales. Mais pour être réellement performants, ils doivent pouvoir échapper au phénomène de la décohérence.
Ce phénomène de la décohérence est la transition du comportement quantique au comportement classique, une problématique qui rend sceptiques de nombreux physiciens au sujet de l’avenir des ordinateurs quantiques.
Il existe peut-être une solution : les fermions de Majorana. Cette particule ne vous dit certainement rien. Il s’agit d’une nouvelle particule quantique qui apparait dans certains solides.
Son existence est une découverte d’Ettore Majorana, un physicien de génie qui disparut mystérieusement en 1938, juste après avoir établi une théorie générale des particules quantiques. Si cette théorie généralise la théorie des électrons de Dirac, elle y ajoute aussi une alternative, des cousins aux fermions de Dirac : les fermions de Majorana.
Ces fermions ont longtemps été cherchés. Ils pourraient exister sous forme de particules fondamentales, comme des neutrinos, ou en tant que quasi-particule dans les solides, par exemple les phonons. Pourquoi découvrir ces fermions est important ? Car ils permettraient de réaliser des ordinateurs quantiques topologiques.
Sans être véritablement des fermions, tels que les quarks et les électrons, ni des bosons, comme les photons, les fermions de Majorana rendent possibles des lois topologiques permettant la superposition quantique des états avec des qubits en étant portés par des anyons bien plus résistants à la décohérence.
La question étant bien évidemment de savoir si les qubits portés par des fermions de Majorana sont effectivement moins sensibles à la décohérence, comparativement à ceux portés par des noyaux d’atomes par exemple.
A priori oui, c’est ce qu’une équipe de chercheurs de l’institut Niels Bohr (Danemark) démontré en utilisant des nanofils en arséniure d’indium (InAs). Pour l’heure, la protection contre l’effet de la décohérence a été démontée, reste à démontrer qu’il en est de même lorsque plusieurs fermions de Majorana sont utilisés pour porter des qubits.
Si cela fonctionne comme prévu, un physicien disparu en 1938 va peut-être donner un avenir aux ordinateurs quantiques. On pourra alors dire un grand merci à Ettore Majorana.
