Des qubits ont fonctionné à des températures plus élevées que ce qui était possible jusqu’à présent

L’informatique quantique, longtemps restreinte par la nécessité de températures extrêmement basses, semble aujourd’hui s’ouvrir à de nouvelles possibilités. Traditionnellement, les ordinateurs quantiques exigeaient des environnements proches du zéro absolu pour fonctionner efficacement. Cependant, des recherches récentes ont montré qu’il est possible que cette technologie puisse fonctionner à des températures légèrement plus élevées. 

Les défis des températures ultra-basses

Pendant des décennies, les ordinateurs quantiques ont été confrontés au défi des températures extrêmement basses, nécessitant des températures proches du zéro absolu (0 kelvin ou -273,15 °C) pour fonctionner efficacement. Cette contrainte était due aux phénomènes quantiques sur lesquels repose l’informatique quantique. 

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Chaque qubit, l’unité de base de l’information quantique, équivalente au bit binaire dans l’informatique classique, exigeait d’énormes systèmes de réfrigération pour maintenir ces conditions extrêmes. Pourtant, les besoins croissants en qubits, notamment dans des domaines tels que la conception de nouveaux matériaux ou médicaments, exigeaient une solution plus pratique.

D’énormes ordinateurs quantiques capables de gérer les erreurs et de s’autocorriger – deux éléments nécessaires à la précision des calculs – devraient être mis au point. Des entreprises comme Google, IBM et PsiQuantum se préparent à une époque où un seul ordinateur quantique nécessitera d’énormes quantités d’énergie et des entrepôts entiers remplis de dispositifs de refroidissement.

Des températures légèrement plus élevées

Toutefois, les ordinateurs quantiques pourraient être beaucoup plus accessibles et conviviaux s’ils pouvaient fonctionner à des températures un peu plus élevées. Des chercheurs ont démontré, dans une nouvelle étude qui a été publiée dans Nature, qu’un type particulier de qubit, basé sur les spins d’électrons individuels, pourrait fonctionner à des températures légèrement plus élevées, autour de 1 kelvin, ce qui est beaucoup plus chaud que les exemples précédents.

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À des températures plus basses, l’efficacité des systèmes de refroidissement diminue. Pire encore, les systèmes de contrôle des qubits utilisés aujourd’hui sont des labyrinthes câblés. Ces systèmes entraînent des goulets d’étranglement physiques et une augmentation de l’accumulation de chaleur, ce qui entrave la coopération entre les qubits.

Cette dernière découverte a montré qu’un type particulier de qubit peut fonctionner à des températures proches de 1 K. Il est construit à partir d’un point quantique imprimé avec des électrodes métalliques sur du silicium, en utilisant une technologie très similaire à celle employée dans la fabrication des micropuces modernes. La température est encore très basse, à peine un degré au-dessus du zéro absolu. Néanmoins, celle-ci est beaucoup plus chaude que ce que l’on pensait possible jusqu’à présent.

Les implications de cette avancée

Cette avancée offre un aperçu optimiste de l’avenir de l’informatique quantique. Si les ordinateurs quantiques peuvent fonctionner à des températures légèrement plus élevées, ils pourraient permettre de consolider l’infrastructure de réfrigération dispersée en un système unique, plus facile à gérer. La consommation d’énergie et les coûts d’exploitation seraient considérablement réduits.

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Dans des domaines tels que la conception de médicaments, où l’informatique quantique est sur le point de transformer notre compréhension des architectures moléculaires et notre engagement à leur égard, les implications sont considérables. Cela pourrait conduire à une adoption plus répandue de cette technologie révolutionnaire dans divers secteurs, y compris la recherche scientifique, l’industrie et les centres de données commerciaux.

Cependant, même avec cette percée, il reste des défis à relever. Des températures plus élevées pourraient entraîner une augmentation des erreurs de mesure, ce qui nécessiterait des avancées supplémentaires dans la correction et le contrôle des erreurs. Ces problèmes doivent être résolus pour garantir que les ordinateurs quantiques fonctionnent de manière fiable et précise. Par ailleurs, l’ordinateur quantique de Google exécute instantanément une tâche qui prendrait normalement 47 ans.