De nouvelles technologies sont en cours d’expérimentation pour augmenter la puissance des ordinateurs quantiques
Nature note l'irruption de nouvelles technologies qui pourraient aider à surmonter les contraintes auxquelles se heurte le développement de l'informatique quantique. En effet, les experts remarquent que les états quantiques sont notoirement fragiles. Cela veut dire que les informations qu'ils transportent ont tendance à se dégrader ou à se perdre au fur et à mesure qu'un calcul progresse.
Puisqu'il faut comprendre que l'utilité d'un ordinateur quantique est conditionnelle à la possibilité d'augmenter le nombre de qubits – et donc la puissance de calcul dans des conditions de stabilité –, force est de constater que des percées impressionnantes ont été accomplies ces dernières années.
En effet, tandis qu'en 2019, Google annonçait qu'une machine composée de 54 qubits supraconducteurs avait effectué le premier calcul quantique, en novembre 2022, la société IBM dévoilait l'Osprey à 433 qubits. À ce qu'il paraît, cette société s'apprête à battre son propre record les prochains mois avec une puce quantique nommée Condor, la première qui aura franchi la barrière des 1 000 qubits.
Cependant, au-delà de 1 000 qubits, les choses se compliquent, car chacun d'entre eux doit être connecté individuellement à des circuits externes pour le contrôle et la lecture. Pour surmonter cette contrainte, IBM adoptera, dit-on, une approche modulaire où on ne cherchera pas seulement à augmenter le nombre de qubits sur une puce, mais à relier plusieurs puces en un seul ordinateur. Cette technique ne serait pas simple si la connexion doit transporter des états quantiques sans faille ou aider à faire interagir des qubits sur des puces séparées.
Dans ce contexte, les scientifiques auraient pressenti les avantages d'une nouvelle technologie qui est capable de piéger les atomes neutres à l'aide de faisceaux laser étroitement focalisés. Par la suite, il est possible de coder les qubits dans les états électroniques des atomes ou dans les spins des noyaux des atomes.
Pour assembler plusieurs qubits, les physiciens divisent un seul faisceau laser en plusieurs, créant ainsi des centaines de pincettes de lumière, chacune emprisonnant son propre atome. Les atomes sont généralement à quelques micromètres de leurs voisins, où ils peuvent persister dans un état de stabilité quantique pendant plusieurs secondes ou plus, une durée suffisante pour accomplir des calculs.
Pour faire interagir les atomes, les physiciens pointent un laser séparé sur l'un d'eux afin de pousser l'orbite de l'électron externe de l'atome beaucoup plus loin du noyau que la normale. Cela favorise les interactions électrostatiques de l'atome avec son voisin. À l'aide de cette nouvelle technologie – que l'on appelle des pinces (tweezers) optiques, les chercheurs ont construit des réseaux de plus de 200 atomes neutres. Quoique cette technologie se soit développée progressivement depuis plus d'une décennie, c'est maintenant qu'elle est « en plein essor », aux dires des physiciens.
Nature note l'irruption de nouvelles technologies qui pourraient aider à surmonter les contraintes auxquelles se heurte le développement de l'informatique quantique. En effet, les experts remarquent que les états quantiques sont notoirement fragiles. Cela veut dire que les informations qu'ils transportent ont tendance à se dégrader ou à se perdre au fur et à mesure qu'un calcul progresse.
Puisqu'il faut comprendre que l'utilité d'un ordinateur quantique est conditionnelle à la possibilité d'augmenter le nombre de qubits – et donc la puissance de calcul dans des conditions de stabilité –, force est de constater que des percées impressionnantes ont été accomplies ces dernières années.
En effet, tandis qu'en 2019, Google annonçait qu'une machine composée de 54 qubits supraconducteurs avait effectué le premier calcul quantique, en novembre 2022, la société IBM dévoilait l'Osprey à 433 qubits. À ce qu'il paraît, cette société s'apprête à battre son propre record les prochains mois avec une puce quantique nommée Condor, la première qui aura franchi la barrière des 1 000 qubits.
Cependant, au-delà de 1 000 qubits, les choses se compliquent, car chacun d'entre eux doit être connecté individuellement à des circuits externes pour le contrôle et la lecture. Pour surmonter cette contrainte, IBM adoptera, dit-on, une approche modulaire où on ne cherchera pas seulement à augmenter le nombre de qubits sur une puce, mais à relier plusieurs puces en un seul ordinateur. Cette technique ne serait pas simple si la connexion doit transporter des états quantiques sans faille ou aider à faire interagir des qubits sur des puces séparées.
Dans ce contexte, les scientifiques auraient pressenti les avantages d'une nouvelle technologie qui est capable de piéger les atomes neutres à l'aide de faisceaux laser étroitement focalisés. Par la suite, il est possible de coder les qubits dans les états électroniques des atomes ou dans les spins des noyaux des atomes.
Pour assembler plusieurs qubits, les physiciens divisent un seul faisceau laser en plusieurs, créant ainsi des centaines de pincettes de lumière, chacune emprisonnant son propre atome. Les atomes sont généralement à quelques micromètres de leurs voisins, où ils peuvent persister dans un état de stabilité quantique pendant plusieurs secondes ou plus, une durée suffisante pour accomplir des calculs.
Pour faire interagir les atomes, les physiciens pointent un laser séparé sur l'un d'eux afin de pousser l'orbite de l'électron externe de l'atome beaucoup plus loin du noyau que la normale. Cela favorise les interactions électrostatiques de l'atome avec son voisin. À l'aide de cette nouvelle technologie – que l'on appelle des pinces (tweezers) optiques, les chercheurs ont construit des réseaux de plus de 200 atomes neutres. Quoique cette technologie se soit développée progressivement depuis plus d'une décennie, c'est maintenant qu'elle est « en plein essor », aux dires des physiciens.