Un moteur thermique quantique à micro-échelle rapproche les ordinateurs quantiques plus grands d’une étape supplémentaire

Un moteur thermique quantique à micro-échelle qui convertit 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.

Les scientifiques de l’Université Aalto ont développé la première machine capable d’effectuer un cycle mécanique quantique complet au sein d’un circuit supraconducteur. La machine entière mesure moins qu’un grain de sable. Le bit quantique, qui est un support d’information mécanique quantique, est utilisé comme substance dans le moteur.

Le professeur Mikko Möttönen a dirigé le projet, publié dans Nature Communications. La machine utilise le même principe de base que les moteurs des voitures et des centrales électriques. Ces machines produisent du travail grâce à l’échange d’énergie entre des environnements chauds et froids.

La machine développée par Aalto fonctionne 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

Le moteur contient un qubit transmon à flux ajustable lié à un résonateur et à un réfrigérateur de circuit quantique. Les transmons sont déjà courants dans les ordinateurs quantiques supraconducteurs.

Les ingénieurs utilisent des signaux micro-ondes pour les contrôler tout en stockant et en traitant l’information quantique. Ici, le transmon a remplacé le gaz qui servirait normalement de matériau de travail à l’intérieur d’un moteur standard.

Le réfrigérateur a effectué deux tâches opposées. Les moteurs thermiques normaux dépendent souvent de sources chaudes et froides séparées. L’équipe d’Aalto a modifié les paramètres d’un dispositif pour qu’il puisse chauffer le qubit pendant une partie du processus et le refroidir pendant une autre. Les chercheurs ont également modifié le niveau d’énergie du qubit à des moments soigneusement choisis.

Cette séquence a complété les quatre parties d’un cycle quantique d’Otto. Les moteurs à essence utilisent le cycle d’Otto ordinaire grâce à la compression et à la détente du carburant et de l’air à l’intérieur des cylindres.

La nouvelle machine ne contenait pas de gaz comprimé. Un seul qubit échangeait des quantités d’énergie extrêmement petites à l’intérieur d’un circuit maintenu à des températures cryogéniques.

Tuomas Uusnäkki, premier auteur de l’étude, a expliqué la configuration. « Dans notre expérience, nous avons construit un moteur thermique nanofabriqué à l’aide de circuits supraconducteurs et l’avons fait fonctionner dans un cryostat près du zéro absolu. Au cœur se trouve un qubit transmon, l’un des éléments de base des technologies quantiques modernes », a déclaré Tuomas.

Les développeurs de Bitcoin suivent comment les algorithmes quantiques pourraient affecter la sécurité du réseau

L’informatique quantique est également importante pour Bitcoin, bien que la question de la sécurité soit distincte de celle du moteur thermique. Satoshi Nakamoto n’a jamais considéré la force brute classique comme un danger pratique, et cela reste vrai. La question quantique comporte deux aspects. L’un concerne le hachage, l’autre les signatures numériques.

L’algorithme de Grover peut accélérer la recherche parmi les réponses possibles. S’il est utilisé contre SHA-256, il réduirait la protection effective du système de 256 bits à environ 128 bits.

Ce niveau reste bien au-delà des machines disponibles aujourd’hui. Les chercheurs affirment qu’un attaquant aurait besoin d’un matériel quantique bien plus grand que tout ce qui existe actuellement.

L’algorithme de Shor présente une préoccupation plus grande car il attaque les signatures plutôt que les 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 de Bitcoin, soit près de 35 % de l’offre totale, sont stockés dans des adresses avec des clés publiques visibles. Ces avoirs pourraient devenir vulnérables si le matériel requis est un jour construit.

Quantum AI chez Google, une unité d’Alphabet Inc. (NASDAQ: GOOGL), a révélé une étude en 2026 qui a réduit le nombre projeté de qubits physiques nécessaires pour casser la courbe de Bitcoin à environ 500 000. Les ordinateurs quantiques modernes ont généralement pas plus de 1 000 à 1 500 qubits.

Les chercheurs voient une menace réaliste entre 2029 et 2035, sur la base des progrès en correction d’erreurs.

Satoshi a discuté de la sécurité du hachage à plusieurs reprises en 2010, y compris la possibilité d’une collision partielle de SHA-256. Sa réponse proposée est restée la même. Les développeurs doivent d’abord sécuriser la blockchain honnête, puis remplacer la fonction compromise.

Les mises à jour ultérieures de Bitcoin n’ont pas affecté 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 est devenue un sujet majeur parmi les développeurs autour de 2020 grâce à une prise de conscience accrue des algorithmes de Grover et de Shor.