Les découvertes à l'origine de l'ordinateur quantique récompensées par le prix Nobel de physique

Trois pionniers honorés pour avoir mis en évidence des effets quantiques sur une puce

Le 7 octobre 2025, l’Académie royale des sciences de Suède a décerné le prix Nobel de physique à John Clarke, Michel H. Devoret et John M. Martinis pour des expériences ayant fait sortir la mécanique quantique du domaine atomique pour l'amener vers les circuits électriques macroscopiques — une percée qui sous-tend les qubits supraconducteurs d’aujourd’hui et une grande partie de l’industrie moderne de l’informatique quantique. (nobelprize.org)

Pourquoi ce prix est important

La mécanique quantique régit traditionnellement les atomes, les électrons et les photons. Pendant des décennies, la question de savoir jusqu'à quelle taille un système pouvait conserver un comportement véritablement quantique — comme l’effet tunnel entre des états classiquement interdits ou la possession de niveaux d’énergie discrets et quantifiés — est restée ouverte. Le comité Nobel a récompensé un ensemble d’expériences menées dans les années 1980 qui ont démontré ces effets dans un circuit électrique assez grand pour être tenu à la main : une étape décisive pour rendre les phénomènes quantiques exploitables dans des dispositifs d’ingénierie. (nobelprize.org)

Ce que les lauréats ont réellement accompli

Le trio a effectué des mesures sur des circuits construits autour d’une jonction Josephson, une fine couche isolante prise en sandwich entre deux supraconducteurs. Lorsqu’ils sont refroidis à des températures de l’ordre du millikelvin, ces dispositifs supportent des degrés de liberté collectifs — essentiellement des variables de circuit — qui se comportent comme des particules quantiques. Les expériences ont montré que le circuit pouvait franchir par effet tunnel un état de tension nulle pour atteindre un état de tension finie, et que ces mêmes dispositifs n’absorbaient les micro-ondes qu’à des énergies discrètes, révélant ainsi des niveaux quantifiés. Ces observations ont établi que les circuits électriques macroscopiques peuvent obéir aux mêmes règles quantiques que l'on pensait autrefois confinées aux atomes. (sciencenews.org)

De la curiosité de laboratoire aux qubits

C’est ce passage de la démonstration à l’application qui rend ces travaux si déterminants. La même physique exploitée dans les expériences sur la jonction Josephson constitue le fondement des qubits supraconducteurs, ces minuscules bits quantiques basés sur des circuits utilisés par de nombreux groupes de recherche et entreprises. Les qubits supraconducteurs encodent l’information quantique dans les variables électriques collectives d’un circuit ; ils reposent sur la capacité à créer et à contrôler des niveaux d’énergie discrets et à préserver des superpositions cohérentes assez longtemps pour effectuer des calculs. En résumé, les lauréats ont converti une possibilité conceptuelle en principes matériels concrets. (nobelprize.org)

Parcours à travers les décennies

Après les premières observations, le domaine a évolué grâce à des raffinements constants : de meilleurs matériaux, une fabrication améliorée et des conceptions de circuits ingénieuses qui ont augmenté les temps de cohérence et permis la création de portes à deux qubits. John Martinis est resté une figure centrale du développement pratique des processeurs quantiques supraconducteurs, dirigeant plus tard un projet de haut profil pour démontrer l'« avantage quantique » — le point où un dispositif quantique accomplit une tâche hors de portée des superordinateurs classiques. Michel Devoret a continué à repousser la frontière entre les expériences fondamentales et le matériel quantique d'ingénierie, contribuant aux techniques de contrôle et de mesure des circuits supraconducteurs. Les premières expériences de précision et le développement de détecteurs par John Clarke ont également influencé la trajectoire du domaine. Ensemble, leurs contributions s’étendent de la physique fondamentale aux technologies actuellement en cours de développement commercial. (sciencenews.org)

Où en est l’informatique quantique aujourd’hui

Les qubits supraconducteurs constituent l’une des principales approches matérielles. Ils ont permis de démontrer des algorithmes de plus en plus complexes, l’intrication de dizaines de qubits et des démonstrations ciblées de tâches de calcul difficiles pour les machines classiques. Pourtant, des obstacles importants subsistent : les dispositifs actuels sont bruités, le nombre de qubits doit augmenter de plusieurs ordres de grandeur, et la correction d’erreurs sera nécessaire pour exécuter de nombreuses applications utiles de manière fiable. Les découvertes saluées par le Nobel ont établi le paradigme matériel, mais la mise à l’échelle de ce matériel vers des ordinateurs quantiques généralistes et tolérants aux fautes reste un défi scientifique et d’ingénierie en cours. (theguardian.com)

Impacts plus larges : capteurs, cryptographie et au-delà

Au-delà du calcul, les techniques nées de ces expériences ont permis de créer des détecteurs et des capteurs ultra-sensibles — par exemple, des dispositifs supraconducteurs qui détectent d’infimes champs magnétiques, avec des applications allant de la physique fondamentale à l’imagerie médicale. L’essor des processeurs quantiques a également attiré l’attention sur la cybersécurité : des machines quantiques puissantes pourraient un jour menacer le chiffrement conventionnel à clé publique, accélérant les travaux mondiaux sur la cryptographie résistante au quantique. La citation du Nobel a explicitement noté que les découvertes des lauréats ont ouvert des opportunités pour la cryptographie, les capteurs et l’informatique quantiques. (nobelprize.org)

Ce que ce prix révèle sur le domaine

Un prix Nobel reconnaît non seulement une découverte, mais aussi sa portée à long terme. L’attribution du prix pour l’effet tunnel quantique macroscopique confirme que la transition d'une curiosité fondamentale vers une plateforme technologique — qui porte ses fruits dans les laboratoires et les start-ups du monde entier — est l’un des développements scientifiques marquants de la fin du XXe et du début du XXIe siècle. Cette décision souligne également comment les progrès du contrôle expérimental et de l’ingénierie cryogénique ont redéfini le champ des possibles en science quantique. (nobelprize.org)

Questions en suspens et chemin à parcourir

Même avec la reconnaissance du Nobel, le domaine est loin d’être mature. Les domaines de recherche clés comprennent l’amélioration des temps de cohérence, la conception de schémas de correction d’erreurs évolutifs et efficaces, le raffinement des matériaux et de la fabrication pour réduire les pertes et le bruit, et la recherche d’applications phares où les processeurs quantiques surpassent les alternatives classiques de manière économiquement significative. Les progrès s’accélèrent, mais traduire la physique d’une jonction Josephson en une informatique quantique généralisée et tolérante aux fautes demandera un effort soutenu de la part du monde universitaire, de l’industrie et des laboratoires nationaux.

Réflexions finales

Le prix Nobel de physique 2025 célèbre un ensemble d’expériences qui ont transformé la vision de la mécanique quantique, passant d’une théorie abstraite sur le monde microscopique à une plateforme technologique pouvant être conçue, mise à l’échelle et commercialisée. Ce basculement — démontrant l’effet tunnel quantique et l’énergie quantifiée dans des circuits palpables — est l’une des pierres angulaires de l’écosystème quantique contemporain. Alors que les chercheurs s’attaquent à la prochaine série de problèmes d’ingénierie, les travaux des lauréats resteront un chapitre fondateur de l’histoire du passage de la physique quantique de l’expérience de pensée au dispositif concret.