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Un million de qubits dans un ordinateur

Le secret pour construire des ordinateurs quantiques supraconducteurs avec une puissance de traitement massive peut être une technologie de télécommunications ordinaire – la fibre optique. 

Des physiciens du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont mesuré et contrôlé un bit quantique supraconducteur (qubit) en utilisant une fibre conductrice de la lumière (indiquée par une flèche blanche sur la photo) au lieu de fils électriques métalliques, ouvrant la voie à l’intégration d’un million de qubits dans un ordinateur quantique plutôt que quelques milliers. 

Les circuits supraconducteurs sont une technologie de pointe pour la fabrication d’ordinateurs quantiques, car ils sont fiables et facilement produits en masse. Mais ces circuits doivent fonctionner à des températures cryogéniques, et les schémas de câblage à l’électronique à température ambiante sont complexes et sujets à surchauffer les qubits. Un ordinateur quantique universel, capable de résoudre tout type de problème, devrait nécessiter environ 1 million de qubits. Les cryostats conventionnels – les réfrigérateurs à dilution à super froid – avec câblage métallique ne peuvent en supporter que des milliers au maximum.

La fibre optique, épine dorsale des réseaux de télécommunications, possède un cœur en verre ou en plastique qui peut transporter un volume élevé de signaux lumineux sans conduire de chaleur. Mais les ordinateurs quantiques supraconducteurs utilisent des impulsions micro-ondes pour stocker et traiter les informations. La lumière doit donc être convertie précisément en micro-ondes. 

Pour résoudre ce problème, les chercheurs du NIST ont combiné la fibre avec quelques autres composants standard qui convertissent, transportent et mesurent la lumière au niveau de particules uniques, ou photons, qui pourraient ensuite être facilement converties en micro-ondes. Le système s’est avérer fonctionner aussi bien que le câblage métallique, tout en maintenant les états quantiques fragiles du qubit.

« Je pense que cette avancée aura un impact important car elle combine deux technologies totalement différentes, la photonique et les qubits supraconducteurs, pour résoudre un problème très important, a déclaré John Teufel, physicien au NIST. La fibre optique peut également transporter beaucoup plus de données dans un volume beaucoup plus petit que le câble conventionnel. »
https://www.nist.gov/