L’informatique quantique… sur du bon vieux silicium ?

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Des chercheurs australiens et japonais ont créé un système comportant deux bits quantiques… dans du silicium. Et ils assurent avoir en tête un design permettant la construction de la première puce quantique.

Faire du neuf avec du vieux ? C’est en somme l’idée des chercheurs de l’université de Nouvelle Galles du Sud (UNSW), à Sydney, et de l’université Keio, au Japon. Dans un article publié dans Nature la semaine dernière, cette équipe de recherche, travaillant sur l’informatique quantique, explique avoir réussi à créer un pont logique entre deux qubits en utilisant du silicium, le matériau de base de l’informatique classique. « Nous avons réalisé cela en utilisant les mêmes technologies que celles employées pour réaliser des puces en silicium », dit ainsi Andrew Dzurak, un des chercheurs dans une vidéo (voir ci-dessous).

Les chercheurs expliquent avoir manipulé les transistors habituellement présents dans les semi-conducteurs pour qu’ils manipulent un électron unique. Ce qui a permis de créer un bit quantique ou qubit, contrôlé par micro-ondes. Le codage de l’information étant assuré par le spin (la rotation) de l’électron. L’équipe est ensuite parvenue à bâtir un système renfermant deux qubits de ce type, mettant ainsi au point le premier calcul quantique sur substrat en silicium. Surtout, les chercheurs assurent avoir trouvé le moyen de passer à une échelle impliquant des millions de qubits, sur la base de technologies de fabrication actuelles. Une échelle qui permet, en théorie, d’aboutir à un supercalculateur à la puissance de calcul inconnue jusqu’à présent, les caractéristiques des qubits (comme la superposition d’états permettant au qubit d’être à la fois 0 et 1) débouchant sur une explosion des capacités de calcul parallèle.

A la recherche d’un partenaire industriel

« Cela rend la construction d’un ordinateur quantique beaucoup plus faisable, dans la mesure où elle repose sur la même technologie de fabrication que celle utilisée dans l’industrie aujourd’hui », ajoute Andrew Dzurak. « Notre recherche signifie que toutes les briques essentielles à la construction d’un ordinateur quantique ont désormais été construites », dit Menno Veldhorst, l’auteur principal de l’étude publiée dans Nature. En 2012, la même équipe de l’UNSW avait mis au point le premier qubit à base de silicium.

Les chercheurs expliquent que la prochaine étape de leurs travaux consiste à identifier le partenaire industriel à même de produire une puce quantique. « Je pense qu’un prototype Si-CMOS (l’appellation du design quantique à base de silicium, NDLR) renfermant quelques dizaines ou centaines de qubits peut être produit dans les cinq ans, si nous disposons du niveau d’investissement adéquat et des bons partenaires industriels », assure Andrew Dzurak, même si ce dernier ne dit pas comment il compte aborder des difficultés classiques des systèmes quantiques comme la détection d’erreurs (les qubits étant sensibles aux perturbations).

Signalons qu’il existe déjà un producteur d’ordinateurs quantiques, D-Wave, dont la dernière génération de systèmes rassemble plus de 1 000 qubits. Mais les systèmes bâtis par cette start-up canadienne ne sont pas des ordinateurs quantiques universels, capables de traiter tous types de problèmes, ils se limitent aux problèmes dits d’optimisation.

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