Les instituts de recherche français CEA et C12 Quantum Electronics ont annoncé une nouvelle conception d’ordinateur quantique. Un qui ne peut être décrit que comme un moteur à l’échelle d’une tranche… pour le quantique. Dans une approche des techniques de fabrication CMOS et soutenues par le financement annuel de 5 milliards de dollars du CEA, les entreprises visent à fabriquer à grande échelle des qubits à base de nanotubes de carbone – une plaquette de 200 mm (7,9 pouces) à la fois. En conséquence, la densité de transistor se considère désormais comme un parallèle à la densité quantique.
Il y a eu d’autres conceptions d’informatique quantique qui visent à se rapprocher de la fabrication de transistors d’une manière ou d’une autre. L’idée est que plus la fabrication de qubits est compatible avec celle des processus existants axés sur le silicium (tels que ceux du 4N ou d’Intel 7 de TSMC), plus ils peuvent être fabriqués et mis à l’échelle de manière efficace.
Mais aucune des conceptions présentées n’était pour une échelle de plaquette entière de 200 mm. Il est révélateur que sur le marché des semi-conducteurs d’une valeur de 599,9 milliards de dollars, seul Cerebras a décidé de construire une puce à l’échelle d’une tranche. Les difficultés d’une telle conception sont énormes, mais C12 s’attend à avoir un prototype fonctionnel et final à l’échelle de la tranche d’ici 2024.
« La technologie quantique est très prometteuse pour la prochaine génération informatique mais doit encore faire face à d’importants défis de développement pour fabriquer des puces qubit », a déclaré Sébastien Dauvé, PDG du laboratoire CEA-Leti. « La combinaison de technologies CMOS bien établies avec l’approche originale de C12 utilisant des nanotubes de carbone pourrait accélérer les progrès vers la commercialisation de l’informatique quantique et la fabrication de ces puces à grande échelle. »
C12 est confiant : ses technologies permettent une facilité de fabrication (par rapport aux approches plus exotiques de l’informatique quantique) qui se rapproche de celle d’un dispositif semi-conducteur et permettrait une « plate-forme évolutive et ultra-cohérente pour l’informatique quantique ». Pierre Desjardins, PDG et co-fondateur de C12, a déclaré que l’objectif ultime est de « transférer un processus de fabrication académique à un processus de fabrication de semi-conducteurs de qualité industrielle ».
La société affirme qu’elle peut fabriquer des milliers de qubits par heure – et finalement atteindre des densités de l’ordre de « centaines de milliers » de qubits par puce informatique quantique de la taille d’une tranche. L’objectif de conception initial de l’entreprise était de se concentrer sur la livraison d’un ordinateur quantique d’un million de qubits. Peut-être n’a-t-il finalement pas besoin d’être livré dans une seule plaquette.
La conception du qubit de C12 commence par la croissance de nanotubes de carbone ultra-purs, ce que la société fait au sein de ses installations pour garantir leur niveau de pureté. Ensuite, par dépôt chimique en phase vapeur, les isotopes C12 du carbone sont méticuleusement placés – atome par atome – pour former la structure du nanotube.
Elle est incontournable car la présence de tout autre isotope (ou particule atomique) dans les nanotubes les conduirait à interagir. Cela augmenterait à son tour le redoutable « bruit de rotation » – l’une des principales sources de perturbations au sein de la machinerie quantique qui peut entraîner l’effondrement complet des qubits, provoquant des erreurs de calcul ou interrompant les charges de travail. Donc, avant d’utiliser des nanotubes n’importe où, ils les ont criblés pour les impuretés non invasives. Seuls ceux qui ont une pureté de 99 % (ce qui signifie qu’ils contiennent 99 % d’isotopes de carbone C12) passent à l’étape suivante.
Les tubes de carbone sont ensuite méticuleusement placés sur des puces IC produites à grande échelle déjà par l’industrie de fabrication de semi-conducteurs. Les nanotubes de carbone sont suspendus au-dessus d’un réseau d’électrodes de grille, assurant une isolation environnementale optimisée pour « réduisant considérablement la décohérence due à la charge et au bruit mécanique. » Un nouveau régulateur basé sur les micro-ondes permet de coupler à volonté les qubits du système entre eux. Il améliore simultanément les performances tout en réduisant les interférences environnementales des changements d’état des qubits.
Compte tenu de l’inspiration déjà abondante de l’industrie des semi-conducteurs, l’idée que deux de ces puces informatiques à l’échelle d’une tranche pourraient ensuite évoluer grâce à une solution de mise en réseau (peut-être basée sur la photonique) ressemble à la voie ultérieure de moindre résistance.
Nous devons nous rappeler que l’annonce vient avant un prototype fonctionnel – mais après que le test matériel réel s’exécute déjà. Aujourd’hui, l’ordinateur quantique Eagle d’IBM compte 127 qubits, et IBM a précédemment déclaré qu’il atteindrait une densité d’un million de qubits d’ici 2030. Ainsi, avec le prototype d’un million de qubits du CEA et de C12 attendu pour 2024, il y a un vrai concurrent pour une pole position dans ce domaine particulier. course. Mais de nombreuses mesures sont responsables des performances d’un système informatique quantique, et d’autres entreprises (comme Microsoft, incomparablement riche) sont définitivement dans la course.