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Une forme particulière de lumière produite à partir d’une pierre précieuse extraite d’un ancien gisement en Namibie pourrait détenir la clé des futurs ordinateurs quantiques basés sur la lumière, à même de résoudre certains mystères scientifiques tenaces.

Des particules hybrides de lumière et de matière

Publiées dans la revue Nature Materials, ces recherches menées par une équipe internationale de scientifiques ont impliqué un minerai namibien contenant des cristaux d’oxyde cuivreux (Cu2O) afin de produire les plus grandes particules hybrides de lumière et de matière jamais créées.

Les polaritons de Rydberg passent continuellement de la lumière à la matière et inversement. Selon les chercheurs, ceux-ci s’apparentent aux deux faces d’une pièce de monnaie, avec un côté matière faisant interagir les polaritons entre eux.

Une telle interaction se révèle cruciale, car elle ouvre la voie à la création de simulateurs quantiques, où les informations sont stockées dans des bits quantiques qui, contrairement à leurs équivalents binaires (0 ou 1), peuvent exister dans une superposition simultanée de ces deux états, ce qui se traduit par une augmentation exponentielle de leur puissance de calcul.

Pour créer ces particules hybrides 100 fois plus grandes que celles obtenues jusqu’à présent, les chercheurs ont piégé la lumière entre deux dispositifs semi-réfléchissants. Un cristal d’oxyde cuivreux a ensuite été aminci et poli pour obtenir une plaque de 30 micromètres d’épaisseur (plus fine qu’une mèche de cheveux humains), qui a été placée entre les deux miroirs.

Résoudre des mystères scientifiques tenaces

Associer les capacités d’interaction de la matière et la vitesse des particules de lumière permettrait de résoudre certains mystères tenaces de la physique, de la chimie et de la biologie, se révélant hors de portée des machines actuelles.

Les auteurs de l’étude citent notamment la fabrication de supraconducteurs à haute température pour les trains à grande vitesse, ainsi qu’une meilleure compréhension du repliement des protéines facilitant la production de médicaments plus efficaces.

La prochaine étape consistera à étudier la possibilité de contrôler ces polaritons pour produire des circuits quantiques, constituant le prochain ingrédient des simulateurs quantiques.

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