Un autre record a été battu sur la voie d’une utilisation pleinement opérationnelle et capable ordinateurs quantiques: le contrôle complet d’un processeur quantique de 6 qubits en silicium.
Les chercheurs l’appellent “un tremplin majeur” pour la technologie.
Les qubits (ou bits quantiques) sont les équivalents quantiques des bits informatiques classiques, seuls ils peuvent potentiellement traiter beaucoup plus d’informations. Grâce à la physique quantique, ils peuvent être dans deux états à la fois, plutôt qu’un seul 1 ou 0.
La difficulté est de faire en sorte que beaucoup de qubits se comportent comme nous en avons besoin, c’est pourquoi ce saut à six est important. Pouvoir les faire fonctionner en silicium – le même matériau utilisé dans les appareils électroniques d’aujourd’hui – rend la technologie potentiellement plus viable.
“La l’informatique quantique défi d’aujourd’hui se compose de deux parties, ” dit le chercheur en informatique quantique Stephan Philips de l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas. “Développer des qubits de qualité suffisante et développer une architecture permettant de construire de grands systèmes de qubits.”
“Notre travail s’inscrit dans les deux catégories. Et puisque l’objectif global de construire un autant qu’un ordinateur est un énorme effort, je pense qu’il est juste de dire que nous avons apporté une contribution dans la bonne direction.”
Les qubits sont constitués d’électrons individuels fixés dans une rangée, distants de 90 nanomètres (un cheveu humain est d’environ 75 000 nanomètres de diamètre). Cette ligne de “points quantiques” est placée dans du silicium, en utilisant une structure similaire aux transistors utilisés dans les processeurs standards.
En apportant des améliorations minutieuses à la façon dont les électrons étaient préparés, gérés et surveillés, l’équipe a pu contrôler avec succès leur spin – la propriété mécanique quantique qui permet l’état qubit.
Les chercheurs ont également pu créer des portes logiques et des systèmes d’intrication de deux ou trois électrons, à la demande, avec de faibles taux d’erreur.
Les chercheurs ont utilisé le rayonnement micro-onde, les champs magnétiques et potentiels électriques pour contrôler et lire le spin des électrons, les exploiter comme des qubits et les faire interagir les uns avec les autres selon les besoins.
“Dans cette recherche, nous repoussons l’enveloppe du nombre de qubits dans le silicium et obtenons des fidélités d’initialisation élevées, des fidélités de lecture élevées, des fidélités de porte élevées à un seul qubit et des fidélités d’état élevées à deux qubits”, dit l’ingénieur électricien Lieven Vandersypenégalement de l’Université de technologie de Delft.
“Ce qui ressort vraiment, c’est que nous démontrons toutes ces caractéristiques ensemble dans une seule expérience sur un nombre record de qubits.”
Jusqu’à ce point, uniquement des processeurs 3 qubits ont été construits avec succès en silicium et contrôlés jusqu’au niveau de qualité nécessaire – nous parlons donc d’un grand pas en avant en termes de ce qui est possible dans ce type de qubit.
Il existe différentes façons de construire des qubits – y compris sur les supraconducteursoù beaucoup plus de qubits ont été exploités ensemble – et les scientifiques sont toujours en train de trouver la méthode qui pourrait être la meilleure voie à suivre.
L’avantage du silicium est que les chaînes de fabrication et d’approvisionnement sont déjà en place, ce qui signifie que la transition d’un laboratoire scientifique à une machine réelle devrait être plus simple. Le travail continue de pousser le record de qubit encore plus haut.
“Avec une ingénierie soignée, il est possible d’augmenter le nombre de qubits de spin de silicium tout en conservant la même précision que pour les qubits simples”, dit l’ingénieur électricien Mateusz Madzik de l’Université de technologie de Delft.
“Le bloc de construction clé développé dans cette recherche pourrait être utilisé pour ajouter encore plus de qubits dans les prochaines itérations de l’étude.”
La recherche a été publiée dans La nature.
