Une avancée majeure dans le domaine des moteurs thermiques quantiques rapproche les ordinateurs quantiques de plus grande taille

Un moteur thermique quantique à micro-échelle, capable de convertir l'énergie thermique en travail utilisable à des températures proches de zéro, a ouvert la voie à la réalisation d'un ordinateur quantique plus efficace.

Des scientifiques de l'université Aalto ont mis au point la première machine capable de réaliser un cycle quantique complet au sein d'un circuit supraconducteur. Cette machine, de taille inférieure à un grain de sable, utilise le qubit, support d'information quantique, comme substance active.

Le professeur Mikko Möttönen, de l'Académie des sciences, a dirigé ce projet, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications. La machine repose sur le même principe que les moteurs des voitures et des centrales électriques : elle produit de l'énergie en convertissant l'énergie d'un milieu chaud en énergie d'un milieu froid.

La machine mise au point par Aalto fonctionne ainsi sur une puce microscopique où la physique quantique régit le comportement d'énergies infimes.

Les chercheurs utilisent un réfrigérateur pour chauffer et refroidir le qubit

Ce moteur contient un qubit transmon à flux ajustable, relié à un résonateur et à un réfrigérateur à circuit quantique. Les transmons sont déjà courants dans les ordinateurs quantiques.

Les ingénieurs utilisent des signaux micro-ondes pour les contrôler pendant qu'ils stockent et traitent l'information quantique. Ici, le transmon a remplacé le gaz qui servirait normalement de fluide de travail dans un moteur classique.

Le réfrigérateur remplissait deux fonctions opposées. Les moteurs thermiques classiques fonctionnent généralement avec des sources de chaleur et de froid distinctes. L'équipe d'Aalto a modifié les paramètres d'un appareil afin qu'il puisse chauffer le qubit pendant une phase du processus et le refroidir pendant une autre. Les chercheurs ont également fait varier le niveau d'énergie du qubit à des moments précis.

Cette séquence a permis de réaliser les quatre étapes d'un cycle d'Otto quantique. Les moteurs à essence utilisent le cycle d'Otto classique par la compression et la détente du mélange air-carburant dans les cylindres.

La nouvelle machine ne comportait pas de gaz comprimé. Un seul qubit échangeait des quantités d'énergie infimes à l'intérieur d'un circuit maintenu à des températures cryogéniques.

Tuomas Uusnäkki, premier auteur de l'étude, a expliqué le dispositif expérimental : « Dans notre expérience, nous avons construit un moteur thermique nanofabriqué à l'aide de circuits supraconducteurs et l'avons fait fonctionner dans un cryostat à une température proche du zéro absolu. Son cœur est un qubit transmon, l'un des éléments de base des technologies quantiques modernes. ».

Les développeurs Bitcoin traccomment les algorithmes quantiques pourraient affecter la sécurité du réseau

L'informatique quantique a également une incidence sur Bitcoin, bien que la question de la sécurité soit distincte de celle du moteur thermique. Satoshi Nakamoto n'a jamais considéré les attaques par force brute classiccomme un danger réel, et cela reste vrai. La problématique quantique comporte deux volets : le hachage et les signatures numériques.

L'algorithme de Grover permet d'accélérer la recherche parmi les réponses possibles. Appliqué contre SHA-256, il réduirait la protection effective du système de 256 bits à environ 128 bits.

Ce niveau reste largement hors de portée des machines actuelles. Les chercheurs affirment qu'un attaquant aurait besoin d'un matériel quantique bien plus puissant que tout ce qui existe actuellement.

L'algorithme de Shor est plus préoccupant car il s'attaque aux signatures plutôt qu'aux hachages. Un ordinateur quantique suffisamment puissant pourrait calculer une clé privée à partir d'une clé publique déjà exposée sur la courbe elliptique utilisée par Bitcoin (BTC).

Environ 7 millions Bitcoin, soit près de 35 % de l'offre totale, sont détenus par des adresses dont les clés publiques sont visibles. Ces avoirs pourraient devenir vulnérables si le matériel nécessaire était un jour construit.

L'unité d'intelligence artificielle quantique de Google, filiale d'Alphabet Inc. (NASDAQ : GOOGL), a révélé une étude en 2026 qui a abaissé à environ 500 000 le nombre de qubits physiques nécessaires pour percer la courbe de Bitcoin. Les ordinateurs quantiques modernes ne possèdent généralement pas plus de 1 000 à 1 500 qubits.

Les chercheurs entrevoient une menace réelle entre 2029 et 2035, compte tenu des progrès réalisés en matière de correction d'erreurs.

En 2010, Satoshi a abordé à plusieurs reprises la question de la sécurité des hachages, notamment la possibilité d'une collision partielle avec SHA-256. Sa solution proposée est restée inchangée : les développeurs doivent d'abord sécuriser la blockchain saine, puis remplacer la fonction compromise.

Les mises à jour ultérieures de Bitcoin n'ont pas modifié la fonction de hachage utilisée sur le réseau. Segregated Witness a été introduit en 2017, tandis que Taproot a été introduit en 2021.

La résistance quantique a commencé à devenir un sujet de préoccupation majeur pour les développeurs vers 2020 grâce à une prise de conscience accrue des algorithmes de Grover et de Shor.