Déterminé à construire un ordinateur quantique manufacturable ? Regardez le silicium

Les phénomènes quantiques peuvent être utilisés pour effectuer des calculs complexes en fonction de votre approche des qubits.

L’utilisation de phénomènes quantiques pour effectuer des calculs était un concept théorisé pour la première fois dans les années 1980. Les démonstrations expérimentales qui en ont résulté ont montré que la physique quantique pouvait être exploitée pour résoudre des problèmes extrêmement difficiles qui dépassaient les capacités même de la technologie de pointe des puces à semi-conducteurs.

Il existe maintenant plusieurs façons différentes de fabriquer des qubits, les bits quantiques qui sont largement analogues aux bits utilisés dans l’informatique classique. De nombreuses organisations à travers le monde recherchent ces capacités, selon quatre voies ou modalités principales :

Supraconducteurs
Photonique
Ions piégés
Spin électronique dans les semi-conducteurs (silicium)

Chacune de ces approches peut s’avérer bénéfique pour différentes applications. Cependant, la méthode à base de silicium, dans laquelle des dispositifs à semi-conducteurs sont utilisés pour créer des réseaux de pièges à potentiel électrostatique pour isoler des électrons uniques, est un candidat de premier plan pour répondre à trois critères critiques ; efficacité à un niveau fondamental; la fabricabilité à l’aide de procédés et de matériaux existants ; et capacité d’intégration avec les systèmes informatiques classiques (à base de silicium).

Le CEA-Leti, un institut de recherche respecté pour l’électronique et les technologies de l’information basé à Grenoble, en France, a récemment organisé une revue virtuelle de l’état actuel du développement quantique à base de silicium. Le briefing a également donné un aperçu des prochaines étapes et stratégies de l’informatique quantique. Vous trouverez ci-dessous un enregistrement de ce briefing, animé par Sarah-Lyle Dampoux.

Alors que les ordinateurs classiques utilisent les informations sous forme de bits désactivés ou activés, représentés par « 0 » ou « 1 », les systèmes quantiques utilisent la superposition et l’enchevêtrement de particules, telles que des électrons ou des photons. En superposition, ces qubits sont aux états 0 et 1 simultanément. Ainsi, lorsque des qubits s’enchevêtrent, une caractéristique principale de la mécanique quantique, un changement dans l’un d’eux entraîne également le changement de l’autre.

L’exploitation de ces caractéristiques permettra d’utiliser les effets quantiques pour réaliser des avancées majeures dans les domaines de l’informatique, de la détection et de la métrologie, des simulations, de la cryptographie et des télécommunications. Comme l’a noté Quantum Large-Scale Integration with Silicon ou QLSI – un consortium européen – les avantages pour la société de l’informatique quantique comprendront finalement des capteurs ultra-précis pour une utilisation en médecine, des communications quantiques et des données numériques à l’épreuve du piratage. À long terme, l’informatique quantique peut résoudre des problèmes informatiques qui prendraient aux superordinateurs actuels plus de temps que l’âge de l’univers. Ces systèmes seront également capables de reconnaître des modèles et d’entraîner des systèmes d’intelligence artificielle.