Intel a annoncé aujourd’hui avoir livré une puce de test supraconductrice 17-qubits à QuTech, son partenaire néerlandais dans le domaine de la recherche quantique. Cette nouvelle puce a été fabriquée par Intel, et bénéficie d’un nouveau design permettant d’atteindre une performance et un rendement supérieurs.
La livraison de cette puce illustre les progrès significatifs accomplis par Intel et QuTech dans la recherche et le développement d’un système informatique quantique fonctionnel. Elle souligne également l’importance des matériaux et des méthodes de fabrication de semiconducteurs pour concrétiser les promesses de l’informatique quantique.
L’informatique quantique est, en substance, l’étape ultime de l’informatique parallèle. Elle pourrait permettre de résoudre certains problèmes inaccessibles aux ordinateurs traditionnels. Les ordinateurs quantiques peuvent par exemple simuler la nature pour faire avancer la recherche en chimie, en matériaux ou en modélisation moléculaire, et créer un nouveau catalyseur de stockage du dioxyde de carbone, un supraconducteur à température ambiante, ou de nouveaux médicaments.
Mais malgré les progrès expérimentaux et les nombreuses spéculations, d’importants défis demeurent avant de pouvoir construire des systèmes quantiques viables à grande échelle, et capables de produire des résultats précis. Uniformiser et stabiliser les qubits (éléments fondamentaux de l’informatique quantique) constitue l’un de ces obstacles.
Les qubits sont extraordinairement fragiles, et tout bruit ou observation involontaire peut engendrer une perte de données. Cette fragilité nécessite un fonctionnement à une température d’environ 20 millikelvin, 250 fois plus froide que celle de l’espace profond. Cet environnement extrême rend l’encapsulage des qubits particulièrement important pour le fonctionnement et la performance. Le Components Research Group (CR) d’Intel, basé en Oregon, et les équipes Assembly Test and Technology Development (ATTD) basées en Arizona, repoussent aujourd’hui les frontières du design et de l’encapsulage afin de répondre aux défis uniques de l’informatique quantique.
D’une taille proche de celle d’une pièce de 25 cents (dans un boîtier de la taille d’une pièce de 50 cents), la nouvelle puce de test 17-qubits inclut :
Une nouvelle architecture offrant une fiabilité et une performance thermique renforcées, et des interférence radio réduites entre les qubits.
Un schéma d’interconnexion évolutif qui permet de 10 à 100 fois plus de signaux vers et en provenance de la puce, par rapport aux puces à interconnexion filaire.
Des procédés de conception et de fabrication et des matériaux avancés permettant d’adapter le boîtier aux circuits intégrés quantiques, lesquels sont bien plus grands que dans les puces silicium traditionnelles.
« Nos recherches quantiques sont aujourd’hui suffisamment avancées pour permettre à notre partenaire QuTech de simuler des tâches d’algorithmes quantiques, et à Intel de fabriquer régulièrement de nouvelles puces test qubit au sein de nos unités de fabrication », déclare le Dr. Michael Mayberry, vice-président d’Intel et directeur général d’Intel Labs. « Notre expertise en termes de fabrication, de contrôle et d’architecture nous distingue. Elle sera notre base de travail dans l’exploration des nouveaux paradigmes de l’informatique, qu’il s’agisse du calcul neuromorphique ou de l’informatique quantique. »
La collaboration d’Intel avec QuTech vise à accélérer les avancées dans le domaine du quantique. Elle a débuté en 2015 et a permis d’atteindre certaines étapes cruciales : démonstration de blocs de circuits destinés à un système de contrôle mêlant cryogénie et CMOS ; développement d’un procédé de fabrication permettant l’exploitation de qubits de spin sur la technologie 300 mm d’Intel ; et conception du boîtier pour supraconducteurs présenté aujourd’hui. Grâce à ce partenariat, le délai entre la phase de conception/fabrication et la phase de test a été grandement accéléré.
« Avec cette puce de test, nous allons pouvoir nous consacrer à la mesure, au contrôle et à la connexion de qubits multiples enchevêtrés vers un schéma de correction d’erreur et un qubit logique », déclare le professeur Leo DiCarlo de QuTech. « L’objectif est d’accéder à de nouvelles connaissances dans le domaine de l’informatique quantique, qui nous aideront à concevoir la prochaine phase de développement. »
Faire avancer l’informatique quantique
Le travail d’Intel et de Qutech dans le domaine quantique va bien au-delà du développement et du tests d’équipements supraconducteurs pour qubits. Cette collaboration concerne l’ensemble du système quantique, des équipements qubits jusqu’aux architectures matérielles et logicielles nécessaires pour contrôler ces équipements et applications. Ces éléments sont tous essentiels pour faire avancer l’informatique quantique, et faire de ce domaine de recherche une réalité.
En outre, et contrairement à d’autres acteurs, le travail d’Intel porte sur plusieurs types de qubits. Ceux-ci incluent les qubits supraconducteurs intégrés à cette dernière puce de test, et un type alternatif appelé qubits de spin sur silicium. Ceux-ci utilisent des éléments ressemblant à un transistor à électron simple, proche des transistors traditionnels, et pouvant potentiellement être fabriqués par des procédés comparables.
Les ordinateurs quantiques nous promettent une efficacité et une performance supérieures, qui permettront de résoudre un certain nombre de problèmes jusqu’ici inaccessibles. Pour autant, ils ne remplaceront pas l’informatique traditionnelle ou les autres technologies émergentes comme l’informatique neuromorphique. Nous aurons besoin de toutes les avancées techniques que nous apporte la loi de Moore pour inventer et faire évoluer ces technologies émergentes.
C’est pourquoi Intel investit aujourd’hui à la fois dans l’invention de nouvelles méthodes informatiques et dans les fondamentaux de la loi de Moore qui rendront ce futur possible.
