Un processeur quantique programmable qui calcule avec des particules de lumière individuelles a fonctionné en orbite, selon une équipe dirigée par Philip Walther de l’Université de Vienne, qui le décrit comme le premier processeur quantique à le faire. Pendant huit mois en orbite, l’appareil a généré, manipulé et détecté des paires de photons et a montré l’interférence quantique dont dépend l’informatique quantique photonique, résume le rapport sur l’informatique quantique.
Les résultats apparaissent dans une prépublication publiée sur arXiv par l’équipe de recherche dirigée par Vienne et n’ont pas encore été examinés par des pairs. Les chercheurs décrivent le travail comme une première étape et non comme un ordinateur quantique spatial terminé.
L’objectif à long terme est lié à la manière dont nous surveillons notre planète. De nombreux satellites collectent bien plus de données brutes qu’ils ne peuvent en envoyer au sol, car la bande passante des liaisons descendantes et le temps de contact avec les stations de réception sont limités. Le traitement de certaines de ces données sur le vaisseau spatial pourrait aider, et l’équipe de Vienne teste si le matériel quantique peut un jour faire ce travail.
Calculer avec des particules de lumière
De nombreux ordinateurs quantiques utilisent des circuits surfondus ou des atomes piégés. Celui-ci utilise des photons. En son cœur se trouve une source qui produit des photons par paires et les envoie dans un réseau programmable de voies optiques gravées dans une petite puce de verre, selon ScienceAlert.
La charge utile comprend la source de paires de photons, un circuit photonique à six modes écrit dans du verre, des détecteurs à photon unique et une électronique de commande, et pèse environ 10 kilogrammes. Pour que l’appareil fonctionne, les photons appariés doivent être impossibles à distinguer en termes de synchronisation, de longueur d’onde et de polarisation. Lorsque deux photons identiques entrent sur les côtés opposés de la même jonction optique au même moment, ils ont tendance à sortir ensemble plutôt que séparément, un effet quantique connu sous le nom d’interférence de Hong-Ou-Mandel.
L’équipe a constaté cet effet en orbite. En modifiant progressivement la température du cristal qui produit les photons, ils ont ajusté les particules jusqu’à ce qu’elles correspondent. À environ 32,5 degrés Celsius (90,5 degrés Fahrenheit), proche du point prédit par les tests au sol, le taux de photons émergeant séparément a fortement chuté, produisant une baisse révélatrice. L’équipe a également signalé avoir exécuté des opérations programmables sur la puce.
Un voyage difficile vers l’orbite
L’appareil a été lancé le 23 juin 2025 à bord d’un SpaceX Falcon 9, selon une annonce de l’Université de Vienne, et a fonctionné à environ 510 kilomètres (317 miles) au-dessus de la Terre sur une plate-forme D-Orbit ION. Avant le lancement, l’équipe a renforcé les composants délicats et collé les pièces qui ne pouvaient pas bouger. Les prototypes ont été secoués lors de tests où l’exigence de choc atteignait environ 1 500 fois la gravité terrestre à une fréquence de résonance.
L’espace a apporté ses propres problèmes. Seuls trois des six détecteurs de photons se sont révélés utilisables. La lumière du soleil créait un fond bruyant, c’est pourquoi l’équipe a pris ses mesures les plus sensibles pendant les 30 minutes environ de chaque orbite passées dans l’ombre de la Terre. La charge utile se trouvait derrière un bouclier en aluminium d’un centimètre d’épaisseur, qui bloquait bien les électrons mais pas tous les protons, et après 52 jours en orbite, le taux de faux comptages des détecteurs a sensiblement augmenté. L’équipe a ajusté la tension du détecteur pour récupérer un signal.
Et puis il y a eu le laser. Un adhésif à l’intérieur libérait de la vapeur dans le vide, recouvrant les optiques à proximité. Lors des tests au sol, cette contamination a réduit la puissance du laser d’environ 20 milliwatts à 4 milliwatts en une semaine, et la puissance a continué à diminuer en orbite.
Malgré ces revers, la visibilité des interférences mesurée était de 0,908, au-dessus de la limite classique de 0,5. L’incertitude étant grande, le résultat a dépassé ce seuil de 2,14 écarts-types. L’équipe a reproduit l’effet sur deux jours distincts, et il a disparu lors de la configuration du processeur afin qu’il ne apparaisse pas.
Les satellites d’observation de la Terre sont la cible
Les satellites qui suivent les tempêtes, les incendies de forêt, les inondations, les glaces et les changements de terrain génèrent d’énormes volumes de données. L’objectif déclaré des chercheurs est de classer et de compresser les données de télédétection sur le matériel photonique lui-même et d’envoyer uniquement les résultats au sol. ont écrit les chercheurs.
Si cela fonctionne à grande échelle, cela pourrait réduire le délai entre le moment où un satellite voit quelque chose et le moment où les personnes au sol reçoivent des résultats utiles. Ce gain est encore hypothétique. L’expérience n’a traité aucune image satellite, aucune donnée météorologique ou imagerie de catastrophe. Il démontrait les éléments de base, pas une application. Les ordinateurs de bord conventionnels compressent et filtrent déjà certaines données satellitaires, toute approche quantique devra donc montrer un net avantage sur elles.
Des preuves précoces, pas un système fini
Il s’agit d’une seule expérience décrite dans une prépublication, et des experts extérieurs ne l’ont pas encore formellement examinée. La mesure quantique clé comportait une incertitude considérable, et des pannes matérielles, allant de la perte de détecteurs à un laser décoloré, limitaient la quantité de mesure que l’équipe pouvait mesurer.
Ces limitations ont également de la valeur. Les chercheurs savent désormais quelles pièces ont échoué dans l’espace et pourquoi, d’un adhésif qui s’est dégazé jusqu’aux détecteurs dégradés par les radiations, des enseignements qui peuvent façonner des conceptions plus robustes. Le projet a été développé en 18 mois environ et financé par des sources autrichiennes, dont environ 2 millions d’euros de l’Agence autrichienne de promotion de la recherche, ont rapporté les médias viennois.
Les chercheurs considèrent les processeurs en orbite comme un partenaire naturel des liens de communication quantique déjà établis entre les satellites et le sol. On ne sait pas encore combien de temps cela prendra et si ces processeurs surpasseront les ordinateurs de bord conventionnels pour les tâches réelles d’observation de la Terre.
Ce que les lecteurs veulent savoir
Ce qui s’est passé?
Une équipe dirigée par l’Université de Vienne rapporte qu’un processeur quantique programmable utilisant des photons a fonctionné en orbite terrestre basse pendant huit mois, montrant une interférence quantique à deux photons dans l’espace.
Est-ce un ordinateur entièrement quantique ?
Non. Il s’agit d’un petit processeur photonique qui démontre les opérations quantiques de base. L’équipe le décrit comme une première étape et n’a pas exécuté d’applications pratiques.
La recherche a-t-elle été évaluée par des pairs ?
Pas encore. Les résultats ont été publiés sous forme de prépublication sur arXiv et n’ont pas été formellement examinés par des scientifiques externes.
À quels problèmes l’appareil a-t-il été confronté dans l’espace ?
Seuls trois de ses six détecteurs étaient utilisables, la lumière du soleil ajoutait du bruit, les rayonnements dégradaient les détecteurs et un adhésif dégazant affaiblissait le laser au fil du temps.
Comment cela pourrait-il aider l’observation de la Terre ?
L’objectif de l’équipe est de classer et de compresser les données de télédétection sur le satellite et d’envoyer uniquement les résultats au sol, ce qui pourrait atténuer les goulots d’étranglement des données pour les satellites qui surveillent la météo, le climat et les catastrophes.
Quand pourrait-il être utilisé sur de vrais satellites ?
Aucun calendrier n’a été donné. Un matériel plus robuste et des tests supplémentaires seront nécessaires avant toute utilisation pratique.
