Les technologies quantiques devraient faire partie de notre vie quotidienne dans les décennies à venir. Les chercheurs dans le domaine émergent de la science de l’information quantique (QIS) développent rapidement bon nombre de ces technologies, y compris des capteurs quantiques ultraprécis qui pourraient propulser la science fondamentale et la médecine vers l’avant à pas de géant ; de puissants ordinateurs quantiques pour résoudre des problèmes insolubles dans les domaines de la finance et de la logistique ; et les communications quantiques pour connecter ces machines dans le cadre de réseaux longue distance.
Pour guider le développement de ces dispositifs, le centre de recherche quantique Q-NEXT a publié un nouveau rapport, « A Roadmap for Quantum Interconnects », qui décrit les recherches et les découvertes scientifiques nécessaires pour développer les technologies de distribution d’informations quantiques sur un réseau 10 à Échelle de temps de 15 ans.
Q-NEXT est un centre de recherche national en sciences de l’information quantique du Département américain de l’énergie (DOE) dirigé par le Laboratoire national d’Argonne du DOE.
Dans QIS, les chercheurs manipulent les caractéristiques quantiques de la nature pour des applications pratiques telles que l’informatique. La feuille de route est destinée à guider la communauté QIS à mesure qu’elle navigue dans les défis et les opportunités offerts par les progrès du QIS.
La feuille de route se concentre spécifiquement sur les interconnexions quantiques, des dispositifs qui relient et distribuent des informations quantiques entre des systèmes et sur des distances pour permettre l’informatique, les communications et la détection quantiques.
« Le rôle de Q-NEXT et des autres centres de recherche nationaux QIS du DOE est de faire la science qui sera utile pour le bien public », a déclaré Supratik Guha, qui a dirigé l’effort de feuille de route et qui est également le directeur de la technologie de Q-NEXT. , conseiller principal à la direction des sciences physiques et de l’ingénierie d’Argonne et professeur à la Pritzker School of Molecular Engineering de l’Université de Chicago. « C’est pourquoi nous avons besoin d’une feuille de route. Elle décrit les principaux défis à venir et ce qui doit être fait pour les relever. »
La feuille de route comprend trois sections, axées sur l’utilisation des interconnexions quantiques dans l’informatique, la communication et la détection quantiques. Chaque section identifie les impératifs scientifiques et technologiques nécessaires pour faire progresser le domaine de la recherche au cours de la prochaine décennie ; présente les composants et les systèmes qu’ils utilisent ; pose des questions qui doivent être traitées par la communauté ; et décrit les développements nécessaires pour transformer la technologie en avantage pratique.
« La recherche sur l’information quantique a été principalement axée sur la science jusqu’à récemment. Aujourd’hui, en particulier au cours de la dernière décennie, il y a eu un intérêt accru pour transformer la science en technologie », a déclaré Guha. « Nous avons essayé d’être non normatifs, mais nous disons ce qui doit se passer pour développer les technologies. Nous avons essayé d’identifier les domaines scientifiques qui doivent être avancés et de décrire les défis d’ingénierie qui doivent être relevés. »
Trente-neuf experts de 15 institutions des laboratoires nationaux, des universités et de l’industrie ont contribué au rapport.
« La feuille de route était un excellent moyen de réunir des scientifiques et des ingénieurs, des personnes axées sur l’industrie et des universitaires, pour fournir tous les points de vue et apprendre des points de vue de chacun », a déclaré Guha.
« Nous nous attendons à ce que cette feuille de route serve de guide à la communauté mondiale du QIS alors que nous concevons et développons des technologies quantiques viables », a déclaré Jennifer Dionne, co-auteure du rapport, l’une des leaders de la collaboration Q-NEXT et professeure à Université de Stanford.
« La feuille de route rassemble les idées d’experts couvrant un large éventail de disciplines. Nous espérons qu’elle fournira une vue intégrée pour éclairer les stratégies des agences scientifiques nationales, des universités et de l’industrie alors qu’elles investissent dans ce domaine en plein essor. »
Plus d’information:
David Awschalom et al, Une feuille de route pour les interconnexions quantiques, Ministère de l’Énergie (2022). DOI : 10.2172/1900586