L’informatique quantique, longtemps perçue comme un domaine futuriste réservé à la recherche avancée, est aujourd’hui sur le point de franchir une étape décisive. Grâce à l’entreprise Equal1, une percée technologique majeure a été réalisée, rendant les processeurs quantiques plus viables et abordables. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour un domaine capable de résoudre des problèmes bien au-delà des capacités des ordinateurs classiques, avec des implications potentielles pour des secteurs aussi variés que la médecine, l’intelligence artificielle, ou la cryptographie.
Qu’est-ce que l’informatique quantique ?
L’informatique quantique repose sur un principe fondamental de la mécanique quantique : le qubit. Contrairement aux bits classiques qui ne peuvent prendre que la valeur 0 ou 1, les qubits peuvent exister simultanément dans plusieurs états grâce à un phénomène appelé superposition. De plus, ils peuvent interagir de manière complexe entre eux à travers l’intrication, ce qui permet un traitement parallèle massif d’informations.
Cette capacité à effectuer plusieurs calculs en même temps confère aux ordinateurs quantiques un potentiel énorme pour résoudre des problèmes complexes, tels que la simulation de molécules pour la découverte de nouveaux médicaments ou la recherche de solutions optimales dans des systèmes très complexes. Cependant, les qubits sont extrêmement fragiles et sensibles aux perturbations de leur environnement. Pour qu’un calcul quantique soit fiable, les qubits doivent être maintenus dans un état de cohérence suffisamment longtemps, ce qui pose un défi majeur pour leur manipulation.
L’innovation d’Equal1 : le silicium comme solution
L’une des principales difficultés de l’informatique quantique réside dans la fabrication des processeurs quantiques. Traditionnellement, les puces quantiques nécessitent des matériaux exotiques comme les supraconducteurs qui exigent des conditions de température proches du zéro absolu. Ces matériaux sont difficiles et coûteux à produire, ce qui rend l’industrialisation de l’informatique quantique complexe et coûteuse.
C’est là qu’intervient l’innovation d’Equal1. L’entreprise a développé une unité de traitement quantique (QPU) utilisant du silicium, un matériau largement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs classiques. Cette approche permet de tirer parti des infrastructures de production déjà existantes, réduisant ainsi la complexité et les coûts de fabrication.
Toutefois, ce n’est pas tout : Equal1 a opté pour une combinaison de silicium et de germanium, appelée silicium-germanium (SiGe). Il s’agit d’un choix stratégique. Ce mélange de matériaux combine en effet la stabilité du silicium avec les propriétés du germanium qui améliore la performance des transistors. Cela permet de fabriquer des puces quantiques non seulement plus stables, mais aussi capables de supporter des calculs quantiques plus complexes.
Les avancées techniques d’Equal1
L’innovation clé d’Equal1 réside dans sa capacité à améliorer deux paramètres cruciaux pour le calcul quantique : la fidélité des portes quantiques et la vitesse de fonctionnement. Les portes quantiques sont des opérations fondamentales qui permettent de manipuler les qubits pour effectuer des calculs. Une porte quantique avec une faible fidélité peut entraîner des erreurs de calcul, ce qui rend alors les résultats peu fiables.
Equal1 a réussi à atteindre une fidélité exceptionnelle pour ses portes quantiques. Leur QPU SiGe à 6 qubits a démontré une fidélité de 99,4 % pour les portes à un qubit et de 98,4 % pour les portes à deux qubits. Ces chiffres sont impressionnants, car ils réduisent le risque d’erreurs et permettent aux qubits de maintenir leur état quantique suffisamment longtemps pour effectuer des calculs complexes.
De plus, la vitesse de fonctionnement des portes quantiques d’Equal1 est remarquable, avec des temps de traitement de seulement 84 nanosecondes pour un qubit et 72 nanosecondes pour deux qubits. Cette rapidité est essentielle pour éviter que les qubits ne perdent leur cohérence avant d’avoir terminé un calcul.
Une nouvelle architecture
L’autre grande innovation d’Equal1 est son architecture de puce de contrôle quantique. Contrairement aux designs traditionnels, cette puce utilise une architecture multituiles qui divise le processeur en plusieurs unités semi-indépendantes. Cette approche permet de répartir les fonctions de contrôle sur l’ensemble de la puce, évitant ainsi les goulots d’étranglement qui peuvent survenir lorsque tout est centralisé dans une seule unité de traitement. Cette architecture est essentielle pour faire évoluer les systèmes quantiques à grande échelle, en permettant une gestion plus efficace des qubits et une mise à l’échelle plus simple du système.
Le contrôleur d’Equal1 fonctionne cependant toujours à une température extrêmement basse de 300 millikelvins, juste au-dessus du zéro absolu. Cela permet de maintenir les conditions nécessaires à la cohérence des qubits tout en gérant efficacement leur traitement. En outre, ce contrôleur utilise une technologie de correction d’erreur alimentée par l’intelligence artificielle (IA). Cette fonctionnalité permet des ajustements en temps réel, garantissant ainsi que les calculs restent stables et précis, même lorsque des erreurs apparaissent.
Vers une révolution de l’informatique quantique
L’impact de ces avancées va bien au-delà des performances techniques des puces quantiques. L’utilisation du silicium-germanium et l’optimisation des portes quantiques ouvrent en effet la voie à la production à grande échelle de processeurs quantiques. En utilisant des procédés de fabrication similaires à ceux utilisés pour les puces traditionnelles, Equal1 rend ainsi l’informatique quantique plus accessible et potentiellement beaucoup moins chère. Cette démocratisation de la technologie pourrait révolutionner des industries entières, en permettant la résolution de problèmes aujourd’hui inaccessibles aux ordinateurs classiques.
De plus, l’architecture modulaire de la puce de contrôle pourrait faciliter la mise à l’échelle des systèmes quantiques, permettant à des millions de qubits d’être intégrés sur une seule puce dans un avenir proche. Cela pourrait rendre l’informatique quantique non seulement plus performante, mais aussi plus stable et fiable à grande échelle.
