Avez-vous déjà entendu cette phrase : « En cas de doute, faites appel à la mécanique quantique » ? Mais finalement, qu'est-ce que le quantique ? À quoi servent les technologies de pointe des « ordinateurs quantiques » ? Aujourd'hui, l'équipe de reportages thématiques « Beijing, modèle du développement des forces productives de nouvelle qualité » vous emmène à l'Académie des sciences de l'information quantique de Beijing et chez Beijing QBoson Quantum Technology Co., Ltd., pour explorer ensemble les mystères du « quantique ».

Le quantique est un sujet populaire fascinant pour les physiciens du monde entier. Si l'on compare le monde physique à un individu, le monde quantique pourrait être considéré comme son « âme ».

Schrödinger a utilisé un « chat » pour illustrer le principe de superposition quantique, tandis qu'Einstein qualifiait l'intrication quantique d'« action fantomatique à distance » ... Selon le chercheur Cao Zexian de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, le quantique peut être comparé à ceci : « De loin, un banc de poissons semble être une masse noire compacte, mais en zoomant, on distingue chaque poisson individuel. Ces poissons pourraient être considérés comme les quantiques du banc. »

Alors, qu'est-ce que le quantique au juste ? C'est un domaine où tout reste à explorer. Il peut représenter l'immensité de l'univers tout comme une seule espèce vivante ; il est à la fois discret et changeant ... Son mystère fait partie de sa nature. Ces dernières années, les technologies quantiques ont connu une évolution spectaculaire, devenant l'avant-garde d'un nouveau cycle de révolution scientifique et technologique ainsi que de transformation industrielle. Les trois principaux domaines, à savoir le calcul quantique, la communication quantique et la métrologie quantique de précision, sont également devenus des priorités de recherche pour de nombreux scientifiques.

Académie des sciences de l'information quantique de Beijing, située à Haidian, Beijing

Située dans le district de Haidian à Beijing, l'Académie des sciences de l'information quantique de Beijing (ci-après dénommée « ASIQB ») constitue un « monde quantique » qui rassemble des talents et des technologies. « La création de l'ASIQB avait pour objectif de centraliser les forces de recherche dispersées à Beijing dans le domaine des technologies quantiques, afin de faire de notre institut un nœud central au service du développement de la technologie quantique en Chine », a déclaré Chang Kai, président exécutif de l'ASIQB.

Ces dernières années, l'ASIQB a produit des résultats de classe mondiale dans le domaine des sciences et technologies. La technologie de communication directe quantique en 2020, la puce quantique supraconductrice à longue durée de vie en 2021, la nouvelle génération de plateforme de calcul quantique dans le cloud en 2023, le cluster massif de calcul quantique dans le cloud en 2024, le système de détection électromagnétique basé sur les atomes de Rydberg en 2024 ... ces résultats scientifiques et technologiques obtenus par l'ASIQB couvrent un large éventail de domaines tels que le calcul quantique, la communication quantique et la métrologie quantique de précision, ce qui corrobore que le domaine des applications de la technologie quantique est sur le point d'entrer dans un monde encore plus vaste.

Prenons l'exemple du « calcul quantique ». Ce dernier se distingue par sa rapidité, sa puissance de traitement de l'information et son large éventail d'applications. Avec le qubit comme unité de base de l'information, il représente une approche novatrice en matière de calcul. Ses applications incluent des domaines variés comme la cryptographie, la science des matériaux, la biomédecine et l'intelligence artificielle. Par conséquent, de plus en plus d'équipes de recherche quantique ont émergé.

Ordinateur quantique photonique cohérent de 550 qubits développé par Beijing QBoson Quantum Technology Co., Ltd.

Cet imposant cube, haut de près de deux mètres et au design futuriste, est l'ordinateur quantique photonique cohérent de 550 qubits lancé par Beijing QBoson Quantum Technology Co., Ltd. (ci-après dénommé « QBoson Quantum »).

« Ses composants clés sont entièrement fabriqués en Chine, et en quelques millisecondes, il peut trouver la solution optimale parmi 2 puissance 550 réponses différentes grâce à la recherche parallèle. La vitesse de calcul dépasse plusieurs dizaines de milliers de fois la vitesse moyenne des algorithmes classiques, et ses performances atteignent un niveau de pointe à l'échelle internationale. On a déjà lancé des coopérations industrielles dans divers secteurs tels que les télécommunications, la finance, les transports, la médecine, le cloud mobile et l'énergie », a expliqué le Dr Wen Kai, PDG de QBoson Quantum.

En 2021, QBoson Quantum a obtenu un soutien financier pour des projets clés de la part de la Commission des sciences et technologies de Beijing et du Comité de gestion du parc scientifique et technologique de Zhongguancun, jetant ainsi une base solide pour la recherche académique et la conversion des acquis. En 2023, QBoson Quantum a obtenu la certification des petites et moyennes entreprises (PME) « spécialisées, expertes, uniques et novatrices » de Beijing.

Alors, quelle est la véritable puissance de calcul d'un ordinateur quantique ? Dans la salle d'exposition de l'ASIQB, le président exécutif, Chang Kai, nous a expliqué : « Si un ordinateur quantique utilise des qubits parfaits, l'espace de stockage d'information composé de 50 qubits serait à peu près équivalent à l'espace du supercalculateur le plus puissant au monde aujourd'hui. Les données stockées sur 300 qubits correspondraient au nombre total d'atomes dans l'univers. La relation entre la capacité de calcul, de stockage et le nombre de qubits dans un ordinateur quantique augmente en suivant une courbe exponentielle, révélant un potentiel immense. C'est pourquoi les pays du monde entier attachent une grande importance à la technologie quantique et au calcul quantique. »

Les résultats de la recherche et du développement en technologie quantique sont-ils si éloignés de nous ? « La plateforme cloud de calcul quantique Quafu que nous avons lancée lors du Forum de Zhongguancun l'année dernière, ouvre la voie à l'application de l'informatique quantique du laboratoire au grand public. Actuellement, toute personne ayant accès à Internet peut s'inscrire gratuitement et accéder à cette plateforme cloud via son propre ordinateur pour apprendre le calcul quantique sans sortir de chez soi. Récemment, un groupe de recherche  de l'Université de Shenzhen et de l'Université chinoise de Hong Kong a utilisé notre dernière puce quantique supraconductrice ScQ-136 (Baiwang), développée sur cette plateforme cloud, pour réaliser une expérimentation complexe. Ils ont publié un article sur ce sujet en octobre dernier. À ce jour, plus de 20 articles scientifiques ont été publiés en utilisant cette plateforme », a expliqué Chang Kai.

La technologie quantique est-elle importante ? Dans le Plan de Beijing pour promouvoir le développement innovant des industries du futur publié par la Direction générale du gouvernement populaire de la municipalité de Beijing, il est clairement indiqué que les 20 segments industriels spécifiques, répartis dans six grands domaines, à savoir l'information du futur, la santé du futur, la fabrication du futur, l'énergie du futur, les matériaux du futur et l'espace du futur, deviendront les axes principaux du développement industriel de Beijing.

L'avenir est déjà là, et le développement de la technologie quantique constitue l'un des « champs d'expérimentation » de l'innovation des industries du futur à Beijing. Après avoir appuyé sur le bouton d'envoi, en quelques secondes, une image, transportée par la lumière quantique, voyage à travers une fibre optique longue de 100 kilomètres, réalisant une transmission d'information sécurisée. 100 kilomètres, tel est le record mondial de la distance de communication quantique directe, un exploit réalisé à l'ASIQB.

Le « système de communication quantique directe », « l'horloge atomique miniature » et « le système de détection électromagnétique basé sur les atomes de Rydberg »... ces avancées technologiques en quantique, une fois transformées en applications concrètes, peuvent être largement utilisées dans des domaines comme l'aérospatiale, la météorologie et la conduite autonome.

Système de détection électromagnétique basé sur les atomes de Rydberg

Le développement du secteur des technologies quantiques devient de plus en plus florissant, et le soutien de la municipalité de Beijing pour la promotion du développement de l'industrie quantique suivra également ce rythme. Le 26 octobre, lors de la première Conférence de l'innovation en technologie de l'information quantique de Beijing, le Parc industriel du futur de la technologie quantique de Zhongguancun (Haidian) et l'Incubateur de technologie quantique de Zhongguancun, soutenus conjointement par la Commission des sciences et technologies de Beijing, le Comité de gestion du parc scientifique et technologique de Zhongguancun, et le district de Haidian, ont été officiellement inaugurés. Il s'agit du premier incubateur quantique en Chine, marquant une étape importante dans le processus de l'industrialisation de la technologie de l'information quantique à Beijing.

De plus, le Fonds d'investissement pour le développement de l'industrie de l'information quantique de Beijing, doté d'un montant de 200 millions de yuans, est également en cours de mise en place. Ce fonds soutiendra principalement les startups et les PME en développement par des investissements en actions, tout en couvrant de manière ciblée les entreprises en phase de croissance ayant le potentiel de devenir des « leaders de la chaîne » ou des leaders dans des niches spécifiques.

Par ailleurs, la Commission des sciences et technologies de Beijing et le Comité de gestion du parc scientifique et technologique de Zhongguancun exploiteront pleinement les atouts d'innovation de Beijing, en se plaçant à la pointe de l'innovation mondiale dans le domaine quantique, et en se concentrant sur les percées technologiques, la transformation des résultats, les applications pilotes et le développement de l'écosystème, pour aider Beijing à devenir un pôle national de technologie et d'industrie quantiques.

La technologie quantique, en tant que nouvelle technologie de pointe, revêt une grande importance scientifique et stratégique dans des domaines tels que l'amélioration des capacités de traitement de calcul, le renforcement de la sécurité de l'information, et l'augmentation de la précision des mesures et détections. En améliorant la « qualité » par l'innovation, la recherche dans le domaine quantique fournira un moteur inépuisable pour accélérer la construction de Beijing en tant que centre international d'innovation scientifique et technologique, tout en favorisant l'émergence des forces productives de nouvelle qualité.

(Source : Commission municipale des sciences et des technologies de Beijing, Comité de gestion du parc scientifique et technologique de Zhongguancun)