Le silicium n’est pas encore idéal pour créer des machines quantiques. Mais l’énorme écosystème de fabrication des puces de silicium explique pourquoi les chercheurs (et Intel) veulent surmonter ses handicaps.

Depuis des décennies, les puces de silicium sont au cœur de tous les dispositifs informatiques. Mais dans la course à la création d’ordinateurs quantiques, un nouveau type de technologie incroyablement puissant, le silicium s’est écarté des autres matériaux. De nouvelles avancées pourraient le rendre plus attrayant.

En théorie, le silicium devrait être un excellent candidat pour alimenter les machines de la prochaine génération. Il existe déjà une énorme infrastructure pour la production de puces en silicium. Et des méthodes existent déjà pour générer des qubits, ou bits quantiques, en utilisant des approches à base de silicium.

Les Qubits sont les fondements fondamentaux des machines quantiques. La capacité d’un qubit à être dans deux états (0 et 1) en même temps, connue sous le nom de superposition, rend possible le traitement massif et parallèle destiné à surpasser les capacités des ordinateurs classiques les plus puissants.

Mais les solutions à base de silicium se sont révélées moins populaires que les méthodes alternatives pour générer des qubits, comme celle qui utilise des matériaux supraconducteurs comme l’aluminium refroidi à des températures extrêmes. Entre autres raisons, le silicium a été en grande partie écarté parce qu’il est difficile de contrôler les qubits générés de cette façon et il n’est pas clair si les machines qui en résultent s’adapteraient bien.

Le géant de la puce Intel espère que « spin qubits » permettra de répondre à ces préoccupations. L’idée de base est d’utiliser de minuscules impulsions micro-ondes pour contrôler la rotation d’un électron sur un dispositif en silicium et de l’utiliser pour créer efficacement des qubits.

Des universitaires ont cherché des moyens de rendre cette approche plus efficace. Dans un article publié aujourd’hui dans Nature, des chercheurs de l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas et de l’Université du Wisconsin-Madison affirment qu’ils ont pu programmer une machine à deux bits basée sur des spin qubits pour exécuter deux algorithmes qui sont généralement utilisés pour tester l’efficacité des machines quantiques, dont un qui pourrait être utilisé pour la recherche dans une base de données.

Thomas Watson, l’un des chercheurs, affirme que le progrès de l’équipe était basé sur des choses telles que la recherche de meilleures façons d’étalonner les « portes » dans la machine ou les circuits quantiques de base. Il pense que les systèmes à base de silicium pourraient finalement permettre d’assembler les qubits de manière plus dense que d’autres approches. Plus les qubits sont proches les uns des autres, plus il est facile de les amener à influencer les voisins, ce qui augmente la puissance de calcul des machines.

Mais ce n’est pas seulement le confort qui compte. Si les qubits peuvent influencer des voisins plus éloignés aussi bien que ceux près d’eux, alors un ordinateur aura encore plus de muscle computationnel à actionner. Les chercheurs de l’Université de Princeton, de l’Université de Constance en Allemagne et du Joint Quantum Institute/NIST dans le Maryland s’ y sont intéressés. Dans un autre article publié dans Nature, ils décrivent une méthode d’utilisation de photons à hyperfréquences pour aider à coupler des qubits distants.

Il y a encore beaucoup de travail à faire pour amener les qubits à base de silicium à un point où ils sont pris plus au sérieux, mais le potentiel est là. Ils restent en état quantique plus longtemps que leurs homologues supraconducteurs, ce qui permet d’effectuer plus d’opérations avec. Ils peuvent également fonctionner à des températures plus élevées, ce qui signifie qu’ils n’ont pas besoin d’un équipement aussi complexe pour les supporter.

Intel pense que tout cela facilitera la mise à l’échelle des ordinateurs quantiques aux millions de qubits nécessaires pour faire un système commercial vraiment utile, c’est pourquoi Intel a soutenu les chercheurs qui travaillent sur la technologie quantique à base de silicium. L’entreprise prévoit également de commencer à produire des wafers avec plusieurs milliers de petites matrices de qubit dans la même usine qui gère ses technologies de puces avancées.

Mais même le plus grand fan du silicium est en train de couvrir ses paris dans la course quantique: Intel développe également des qubits supraconducteurs.

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