Les capteurs quantiques permettent des mesures ultra-sensibles.
Les ordinateurs quantiques font fureur. Mais les capteurs quantiques, des instruments qui utilisent le comportement des particules subatomiques pour effectuer des mesures ultra-sensibles, peuvent entraîner des changements tout aussi importants. Ils pourraient conduire à des véhicules autonomes qui peuvent voir dans les coins, des scanners IRM portables qui surveillent l'activité cérébrale d'une personne tout au long de la journée, des systèmes qui vous permettent de naviguer sous l'eau et des systèmes qui avertissent de l'activité volcanique et des tremblements de terre.
Chaque appareil de mesure devient plus précis à mesure que l'unité de mesure diminue. Les capteurs quantiques atteignent des niveaux de résolution extrêmes en exploitant le comportement des particules subatomiques. Par exemple, ils utilisent la différence entre les électrons dans différents états d'énergie comme unité de base. Les horloges atomiques illustrent ce principe. Le temps mondial est basé sur le fait que les électrons dans les atomes de césium-133 effectuent une transition d'énergie spécifique des milliards de fois par seconde. Cela arrive très constamment. Cela rend les horloges atomiques extrêmement stables et constitue donc une norme appropriée pour régler d'autres horloges.
D'autres capteurs quantiques utilisent des transitions atomiques pour détecter d'infimes changements de mouvement et de petites différences dans les champs gravitationnels, électriques ou magnétiques.
Il existe également d'autres façons de construire un capteur quantique. Par exemple, des chercheurs de l'Université britannique de Birmingham travaillent sur des atomes surfondus en chute libre pour détecter de petits changements dans la gravité locale. Avec ce type de gravimètre quantique, les spécialistes pouvaient détecter des tuyaux souterrains, des câbles et d'autres objets sans avoir à creuser. Il en va de même pour les objets sous-marins.
La plupart des systèmes de capteurs quantiques restent coûteux, volumineux et complexes. Mais une nouvelle génération de capteurs plus petits et plus abordables pourrait bientôt ouvrir de nouvelles applications. L'année dernière, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont réussi à placer un capteur quantique intégré dans du diamant sur une puce de silicium en utilisant des méthodes de fabrication conventionnelles. Le prototype est une première étape vers des capteurs quantiques à faible coût et à grande échelle. Ces capteurs fonctionnent à température ambiante et peuvent être utilisés pour toute application où vous devez effectuer des mesures précises de champs magnétiques faibles.
Les systèmes quantiques restent extrêmement sensibles aux perturbations, ce qui peut les rendre utiles uniquement dans des environnements contrôlés. Mais plusieurs acteurs gouvernementaux et privés investissent dans la technologie. Le Royaume-Uni a investi 235 millions de livres sterling dans un nouveau centre national de calcul quantique. Les analystes s'attendent à ce que des capteurs quantiques apparaissent sur le marché dans les trois à cinq prochaines années, principalement à des fins médicales et militaires.
