Les ordinateurs quantiques sont freinés par leurs câbles : cette puce pourrait changer la donne

Les ordinateurs quantiques reposent sur une infrastructure électronique de contrôle extrêmement sophistiquée pour prendre en charge les qubits. Ceux-ci sont en effet extrêmement sensibles et doivent être maintenus à des températures de l'ordre du millikelvin afin d' éliminer l'agitation thermique et le bruit parasite. Cependant, pour y parvenir, les systèmes de refroidissement actuels, constitués le plus souvent par des réfrigérateurs à dilution, consomment une énergie considérable et génèrent énormément de chaleur, ce qui impose de les placer à bonne distance des qubits eux-mêmes.

Cet éloignement nécessite un câblage complexe et particulièrement dense susceptible de nuire aux performances de calcul et de compliquer la construction d'ordinateurs quantiques à grande échelle en les rendant plus fragiles, plus instables et plus difficiles à faire grandir.

Déverrouiller le quantique

La puce neuromorphique inventée par les chercheurs de l'Université de Hong Kong résout le problème du contrôle des qubits en pouvant opérer à très basse température. Concrètement, cette innovation, qui a été décrite dans Nature Communications, repose sur une plateforme électronique cryogénique qui utilise des transistors MOSFET en carbure de silicium. Ce faisant, elle met à profit des circuits des milliers de fois plus économes en énergie que l'électronique conventionnelle, réduisant ainsi considérablement la charge thermique imposée aux systèmes de refroidissement, et ce sans perturber le fragile équilibre quantique.

Autre avantage, elle permet de traiter les signaux au plus près des qubits, éliminant ainsi le goulot d'étranglement du câblage traditionnel. En faisant tomber la barrière de la connectique, cette technologie neuromorphique lève l'un des verrous majeurs qui empêchent le développement des ordinateurs quantiques à grande échelle.

Moins d'erreurs, plus de fiabilité

Ce n'est cependant pas le seul atout de la puce neuromorphique. Dans les architectures quantiques actuelles, les signaux de mesure doivent remonter le long de longs câbles sortant des systèmes de refroidissement pour être analysés par un ordinateur traditionnel maintenu à température normale, pour que celui-ci calcule la correction, puis renvoie le signal vers le bas. Ce trajet aller-retour crée une latence trop importante.

Installée à quelques millimètres seulement des qubits, la puce neuromorphique peut agir localement, réduisant ainsi considérablement le temps de traitement.

En éliminant ce délai critique, les erreurs peuvent être corrigées  en temps réel, condition sine qua non pour fabriquer un ordinateur quantique commercialement viable, et pour concevoir des machines qui comporteront des millions de qubits, contre quelques centaines aujourd'hui.