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Qubits chauds

Vue d’artiste de l’intrication quantique entre deux qubits « chauds » © Luca Petit for QuTech

La course aux ordinateurs quantiques, et plus largement aux systèmes quantiques, est loin d’être gagnée. Mais plusieurs pistes prometteuses sont explorées sans relâche par les spécialistes du monde entier.

Ainsi, deux équipes internationales, dont les études sont parues dans la revue Nature du 15 avril, déclarent avoir franchi une étape importante dans la conception d’un ordinateur quantique plus stable et moins coûteux. Elles ont en effet réussi à manipuler sans perte de qualité des qubits à une température proche du zéro absolu (-273,15 °C), mais plus élevée que celles habituellement nécessaires au fonctionnement de ces machines.

Les bits quantiques – supports de l’information dans un ordinateur quantique – peuvent être réalisés par des circuits supraconducteurs ou formés à l’intérieur de semi-conducteurs, tels que le silicium.

Pour garder les qualités quantiques du qubit (notamment la superposition quantique) – et étudier la supraconductivité de la matière – ils ne peuvent être manipulés que dans un environnement ultra-froid, avoisinant le zéro absolu. En effet, dès que la température augmente même très légèrement, les qubits deviennent rapidement instables et incontrôlables.

Or les deux études rapportent des expériences réussies de circuits quantiques fonctionnant à des températures supérieures à 1 kelvin (-272 °C) : des températures jusqu’à 15 fois supérieures aux technologies existantes !

doctorants

Luca Petit et Gertjan Eenink (doctorants) travaillent sur la configuration du hot qubit © Wouterslitsfotografie for QuTech.

Menno Veldhorst et ses collègues de l’université de technologie de Delft, aux Pays-Bas, ont fabriqué un circuit quantique qui fonctionne à 1,1 kelvin, et l’équipe franco-australienne (université de Nouvelles Galles du Sud, en Australie) un système qui fonctionne à environ 1,5 kelvin (soit -271 °C environ).

Bien loin des températures ambiantes, ces gains de température grappillés n’en ouvrent pas moins de nouvelles perspectives pour l’ordinateur quantique : « L’élévation de la température de fonctionnement au-delà de 1 kelvin est une étape importante, car le refroidissement en dessous de ce seuil est difficile et coûteux. Lorsque les températures dépassent 1 kelvin, le coût chute considérablement et l’efficacité s’améliore », expliquent-ils.

Certes, « ces résultats sont intéressants, c’est une étape, tempère Tristan Meunier, spécialiste des systèmes quantiques, chercheur à l’institut Néel-CNRS (Grenoble). Mais sans commune mesure avec ce qu’a pu obtenir par exemple l’ordinateur de Google », avec une annonce – d’ailleurs polémique – à l’automne dernier.

En effet, les circuits de Sycamore ont atteint un point de bascule vers la suprématie quantique avec plus de 50 qubits, contre 2 seulement pour les expériences décrites dans Nature. En outre, les performances de l’ordinateur de Google restent équivalentes à celles que l’on peut obtenir actuellement avec des supercalculateurs. « Cela étant, les 100 qubits ne sont plus si loin et dans dix ans, l’ordinateur quantique fonctionnera », assure Tristan Meunier.