Le silicium à l'ancienne pourrait être la clé de la construction d'ordinateurs quantiques omniprésents

Pendant des décennies, les puces en silicium ont été au cœur de toutes sortes d'appareils informatiques. Mais dans la course à la création d'ordinateurs quantiques, un nouveau type de technologie incroyablement puissant, le silicium a pris le pas sur d'autres matériaux. De nouvelles avancées pourraient le rendre plus attractif.

En théorie, le silicium devrait être un excellent candidat pour alimenter les machines de nouvelle génération. Il existe déjà une énorme infrastructure destinée à produire des puces informatiques 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 éléments de base des machines quantiques. La capacité d'un qubit à être dans deux états ( 0 et un ) dans le même temps, appelé superposition, rend possible le traitement massivement parallèle destiné à dépasser les capacités des ordinateurs conventionnels les plus puissants.

Mais les approches à base de silicium se sont avérées moins populaires que les autres moyens de générer des qubits, comme celui qui utilise des matériaux supraconducteurs comme l'aluminium refroidi à des températures extrêmes. Entre autres raisons, le silicium a été largement évité car il est difficile de contrôler les qubits générés de cette façon et il n'est pas clair si les machines résultantes évolueraient bien.

Le géant des puces Intel espère que les spin qubits aideront à résoudre ces problèmes. L'idée de base est d'utiliser de minuscules impulsions micro-ondes pour contrôler le spin d'un électron sur un dispositif en silicium et de l'utiliser pour créer efficacement des qubits.

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Les universitaires ont travaillé sur les moyens de rendre cette approche plus efficace. Dans un document publié aujourd'hui dans La nature , des chercheurs de l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas et de l'Université du Wisconsin-Madison ont déclaré avoir pu programmer une machine à deux qubits basée sur des qubits de spin pour exécuter quelques algorithmes généralement utilisés pour tester l'efficacité des machines quantiques, dont un qui pourrait être utilisé pour effectuer des recherches dans une base de données.

Thomas Watson, l'un des chercheurs, affirme que l'avancée de l'équipe était basée sur des éléments tels que la recherche de meilleures façons de calibrer les portes de la machine ou les circuits quantiques de base. Il pense que les systèmes à base de silicium pourraient finalement permettre aux qubits d'être regroupés plus densément 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.

Ce n'est pas seulement le confort qui compte, cependant. Si les qubits peuvent influencer des voisins plus éloignés ainsi que ceux qui leur sont proches, alors un ordinateur aura encore plus de puissance de calcul pour fléchir. Cela a été l'objectif des chercheurs de l'Université de Princeton, de l'Université de Constance en Allemagne et du Joint Quantum Institute/NIST du Maryland. En autre papier Publié dans La nature , ils décrivent une méthode d'utilisation des photons micro-ondes pour aider à coupler des qubits distants.

Il reste 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 dans des états quantiques plus longtemps que leurs homologues supraconducteurs, ce qui permet d'effectuer plus d'opérations sur eux. 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 créer un système commercial vraiment utile, c'est pourquoi il soutient les chercheurs travaillant sur la technologie quantique à base de silicium. Il prévoit également de commencer à produire des tranches avec plusieurs milliers de petits réseaux de qubits dans la même usine qui gère ses technologies avancées de transistors.

Mais même le plus grand fan du silicium couvre ses paris dans la course quantique : Intel développe également des qubits supraconducteurs.

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