Les astronomes ont identifié des milliers de planètes en orbite autour d’étoiles situées au-delà de notre système solaire, mais on pense qu’il en existerait des milliards d’autres. Le défi réside dans la détection et l’étude de ces exoplanètes, incroyablement lointaines et émettant de faibles signaux lumineux, souvent obscurcis. De nouvelles recherches suggèrent que les ordinateurs quantiques pourraient révolutionner ce processus, permettant d’obtenir des images plus claires et potentiellement révélant les empreintes moléculaires de ces mondes lointains.
Le problème de l’imagerie conventionnelle
Les méthodes actuelles peinent à capter les faibles signaux lumineux des exoplanètes. Ces signaux, après avoir parcouru de vastes distances cosmiques, sont dilués et noyés par la lumière des étoiles plus brillante. Johannes Borregaard de l’Université Harvard et son équipe ont réalisé que ce défi pourrait s’apparenter à la détection d’un seul photon pour chaque seconde de fonctionnement d’un télescope – une tâche incroyablement difficile pour les ordinateurs classiques.
Comment les ordinateurs quantiques pourraient aider
Les ordinateurs quantiques offrent un avantage unique : ils peuvent stocker les états quantiques des photons entrants et exploiter les propriétés quantiques pour extraire des informations qui autrement seraient perdues. Cela signifie que des images floues et indistinctes – ou même des points flous uniques représentant des exoplanètes – pourraient être transformées en représentations plus nettes et plus détaillées.
Le système proposé implique deux éléments clés. Premièrement, la lumière d’une exoplanète frapperait un dispositif informatique quantique construit à partir de diamants spécialement conçus (déjà prouvé efficace pour stocker les états des photons). Deuxièmement, ces informations quantiques seraient relayées vers un ordinateur quantique plus puissant, éventuellement construit à partir d’atomes extrêmement froids, pour exécuter un algorithme conçu pour la reconstruction d’images.
Gains d’efficacité significatifs
Les calculs montrent que cette configuration quantique pourrait obtenir une qualité d’image comparable en utilisant seulement une fraction des photons nécessaires aux techniques traditionnelles, ce qui pourrait réduire les exigences d’un facteur de centaines, voire de milliers. Cela le rend particulièrement utile lorsqu’il s’agit de sources lumineuses extrêmement faibles.
Défis et recherches en cours
Bien que prometteur, la mise en œuvre de ce système n’est pas une mince affaire. Cosmo Lupo, de l’Université polytechnique de Bari, note que la connexion et le contrôle des performances des deux ordinateurs quantiques constituent un obstacle complexe. Borregaard le reconnaît, déclarant que son groupe de recherche et d’autres travaillent activement sur des solutions. La tendance à exploiter la mécanique quantique pour l’observation spatiale est déjà en cours, avec un projet récemment utilisé pour observer une étoile dans la constellation de Canis Minor.
“Les photons obéissent aux règles de la mécanique quantique. Il est donc naturel… d’étudier les méthodes quantiques pour détecter et traiter la lumière provenant, par exemple, des exoplanètes.” – Cosmo Lupo, Université Polytechnique de Bari.
Cette recherche représente une étape importante vers un avenir où l’informatique quantique pourrait considérablement améliorer notre capacité à explorer et à comprendre l’univers au-delà de notre système solaire.
