Ordinateurs Quantum: la nouvelle puce de silicium nous rapproche, déclare son créateur

Andrew Dzurak aime réfléchir à la situation dans son ensemble, même si tout n’est pas encore au point.

Professeur d’ingénierie à l’Université de New South Wales à Sydney et directeur de l’Australian National Fabrication Facility, Dzurak a pour objectif de créer le premier ordinateur quantique pratique. Et il pense que la conception nouvellement révélée de son équipe pour une puce informatique quantique pourrait représenter une première étape cruciale vers cette destination - et que tout repose sur l’architecture de puce de silicium qui alimente les ordinateurs actuels.

"Il fournit une" vision "ou une" voie "pour la construction d'un processeur quantique à grande échelle, avec les millions de qubits qui seront nécessaires pour résoudre toute une gamme de problèmes importants", a-t-il déclaré. Inverse.

L’informatique quantique est une avancée qui pourrait sans doute être la définition de la réalisation technologique du XXIe siècle - à supposer, bien sûr, que nous puissions y parvenir au cours des 83 prochaines années. Ce n’est pas une certitude, étant donné qu’un ordinateur quantique pleinement opérationnel aurait besoin de millions de bits quantiques, ou qubits, sur chaque puce. Ceux en cours de développement dans des endroits tels que Google atteignent environ 50 qubits, sans aucune garantie que ces conceptions puissent évoluer à la hausse.

Mais comme l'expliquent Dzurak et ses collègues chercheurs dans un article publié vendredi dans Nature Communications, ils pensent que leur conception peut être construite de manière à inclure la ménagerie requise de qubits, chacun tirant parti de l’étranger quantique pour dépasser les limites de la résolution binaire et résoudre rapidement des problèmes qui prendraient des millions d’années aux ordinateurs traditionnels.

«C’est une analogie très simpliste, mais je suppose que l’on pourrait dire que c’est un peu comme lorsque l’équipe de moonshot avait une conception complète de la mission, y compris les moteurs de fusée, le minutage des étapes, le module d’atterrissage, les combinaisons spatiales, etc. etc., dit-il. "Pour réaliser un grand projet, vous devez avoir une vision de la façon dont tout s’articule, et c’est ce que nous avons voulu faire avec ce papier."

L’équipe de Dzurak se concentre sur les puces quantiques en silicium, l’un des cinq principaux candidats à l’architecture quantique. Son principal avantage est qu’il s’agit d’une extension de la technologie des puces de silicium déjà utilisée, qui donne des indications approximatives sur la façon de rendre les qubits suffisamment petits pour accueillir des millions de personnes sur une seule puce.

«Je suppose qu'il est juste de dire que je ne consacrerais pas la plus grande partie de mon travail aux qubits de silicium si je ne pensais pas que c'était la bonne façon de procéder», dit-il, bien qu'il reconnaisse la capacité de miniaturiser ces qubits. créer d'autres problèmes. «Il s'agit en réalité d'un avantage important par rapport aux autres qubits, car cela signifie que vous pouvez stocker beaucoup plus de qubits sur une seule puce, mais cela crée également des difficultés pour obtenir autant de lignes de contrôle dans un petit volume. C'est en partie l'un des principaux défis que notre document vise à aborder."

Le fait que ces puces partagent autant de fonctionnalités que les puces d’aujourd’hui signifie également qu’elles peuvent être construites avec des matériaux déjà disponibles et utilisés. Le document détaille comment cette conception résout des problèmes plus techniques, tels que la correction d’erreurs dans les calculs de qubit et la construction des circuits nécessaires pour contrôler et lire tous ces millions de composants quantiques.

Dans quelle mesure cela nous rapproche-t-il d'un véritable ordinateur quantique pratique?

«Nous voulons commencer à utiliser les processus de fabrication des puces en silicium pour créer un petit système (disons 10 qubits) - l’objectif numéro un - que nous espérons atteindre dans 3 à 5 ans», a déclaré Dzurak. «Ensuite, nous voulons atteindre un niveau d'intégration plus élevé, en visant par exemple 100 qubits d'ici 6 à 10 ans. À environ 100 qubits, nous aurions un prototype qui pourrait ensuite continuer à s’agrandir avec le temps, mais qui pourrait déjà être appliqué à certains problèmes intéressants. ”

Selon Dzurak, ces délais dépendent fortement des investissements réalisés par son groupe. Réaliser la vision de l’équipe d’un véritable ordinateur quantique demandera des ressources substantielles. Mais au moins, cette vision n’a jamais été aussi claire.

«Quand j'ai commencé ce travail de conception, je voulais avoir une visualisation de ce à quoi une puce informatique quantique pourrait ressembler», dit-il. «C’est très important, car il a mis en évidence à la fois les avantages de l’utilisation du silicium et les défis liés à la fabrication d’un processeur quantique complet. Il reste encore de vrais défis d'ingénierie à résoudre, mais nous avons maintenant un objectif à atteindre. »