Le silicium quand même une solution pour les ordinateurs quantiques?

Une équipe de chercheurs de la TU Delft et de l’université du Wisconsin a récemment effectué d’importants progrès dans le domaine des ordinateurs quantiques. Avec le soutien d’Intel, elle est parvenue à tester un ordinateur quantique basé sur une puce au silicium.

Les ordinateurs quantiques sont une forme relativement nouvelle de technologie informatique reposant sur la mécanique quantique. Actuellement, il existe encore énormément de visions différentes de la manière dont cette technologie doit précisément être conçue et appliquée.

Qubit

Un ordinateur traditionnel fonctionne de manière générale en convertissant des données en code binaire, à savoir des zéros et des uns. Chaque bit ne peut à chaque fois qu’assumer l’une de ces deux options. C’est sur ce plan que les ordinateurs quantiques diffèrent radicalement des ordinateurs traditionnels. Les ordinateurs quantiques utilisent en effet le ‘qubit’ qui peut être tant un ‘0’ qu’un ‘1’ au même moment. Ce phénomène de ‘superposition’ continue d’exister tant que la valeur du qubit peut être contrôlée. Théoriquement, un ordinateur quantique pourrait donc exécuter simultanément un nombre énorme de calculs, nettement plus en fait qu’un ordinateur binaire.

L’un des gros problèmes qui existent encore actuellement au niveau des ordinateurs quantiques, c’est comment rendre ces qubits physiques. La façon la plus fréquente de créer des qubits passe par l’utilisation de matériaux super-conducteurs tels l’aluminium, et de les refroidir à des températures extrêmement basses. Google et IBM expérimentent surtout ces qubits super-conducteurs.

Silicium

Il existe pourtant d’autres manières de créer des qubits. L’une d’elles consiste à utiliser des puces au silicium. Le silicium est la norme de conception des puces informatiques traditionnelles, mais il est souvent considéré comme pas vraiment idéal pour les ordinateurs quantiques. Les qubits créés sur silicium seraient en effet malaisément contrôlables. Il ne serait en outre pas encore sûr que ce type d’ordinateur quantique puisse fonctionner à plus grande échelle.

Le géant des CPU Intel espère faire évoluer les choses en utilisant ce qu’il appelle des ‘spin qubits’. Ces derniers résultent de l’interaction de deux électrons dans une puce au silicium. Cela se traduit par une sorte de mini-aimant ayant deux états possibles: ‘marche’ ou ‘arrêt’, entre lesquels le qubit ‘spint’ (alterne) tout le temps. Cette situation est contrôlée par un aimant au cobalt et par des micro-ondes.

C’est à ce phénomène que s’est attelée une équipe de chercheurs de la TU Delft (QuTech) et de l’University of Wisconsin. Dans un rapport paru récemment dans le magazine Nature, l’équipe a annoncé avoir réussi à créer une ordinateur quantique à deux ‘spin-qubits’, lequel a passé avec succès quelques tests de base, comme l’exploration d’une base de données. Il s’agit là d’une importante étape en vue de démontrer que le silicium peut peut-être offrir une solution aux problèmes que connaissent aujourd’hui encore les ordinateurs quantiques.

Différents avantages sont liés à l’utilisation de puces au silicium. Voilà qui pourrait donc s’avérer intéressant en vue de vaincre les obstacles existants encore. D’abord et avant tout, l’industrie actuelle des PCU est déjà à même de produire du silicium, alors même que les puces super-conductrices sont encore relativement nouvelles. En outre, Thomas Watson, chercheur chez QuTech, explique dans la MIT Technology Review que le silicium pourrait faire en sorte que les qubits puissent être placés plus près les uns des autres, ce qui serait d’une énorme importance pour les ordinateurs quantiques. De cette façon, les qubits pourraient s’influencer davantage, ce qui engendrerait une augmentation de la puissance de calcul. Les ‘spin-qubits’ resteraient aussi plus longtemps dans un ‘état quantique’ que leurs pendants super-conducteurs. Davantage de calculs pourraient ainsi être effectués.

L’avenir

Il est encore difficile de se prononcer sur le futur des ‘spin-qubits’ en informatique quantique. La technologie sous-jacente aux ordinateurs quantiques n’en est en effet encore qu’à ses balbutiements.

Il nous faut du reste aussi décevoir quiconque espère à terme pouvoir remplacer son ordinateur desktop par un ordinateur quantique. Même si la technologie peut en théorie résulter en un ordinateur nettement plus rapide que ce que l’on connaît aujourd’hui, il ne sera très probablement utilisé que pour des calculs et du cryptage de données et pas pour des travaux généraux.