Un processeur quantique à portée de vue

Le CEA a annoncé en début de mois la mise au point d'un composant électronique qui pourrait servir de base à la réalisation d'un processeur quantique.

Cette voie de recherche, rattachée à la nanotechnologie, est porteuse d'enjeux considérables. D'abord, l'utilisation de particules élémentaires pour stocker et échanger des informations pourrait constituer une alternative à la loi de Moore qui, pour des raisons physiques ou financières, cessera vraisemblablement d'être vérifiée dans une dizaine d'années. Ensuite, exploiter les propriétés quantique de la matière pourrait permettre d'atteindre une puissance de calcul inimaginable aujourd'hui. Bien qu'encore largement théorique, un ordinateur basé sur des procédés quantiques pourrait être plusieurs milliers de fois plus puissant qu'un ordinateur traditionnel.

Dans un article publié dans le magazine Science, les chercheurs du "Groupe Quantronique" (Service de Physique de l'Etat Condensé - Commissariat à l'Energie Atomique) détaillent le "Quantronium", un circuit électronique composé d'une boucle d'aluminium supraconducteur, constituant un "qubit" aux caractéristiques prometteuses.

Un qubit est l'équivalent quantique du bit, qui stocke de façon unitaire un "0" ou un "1" dans les ordinateurs d'aujourd'hui. Grâce aux propriétés particulières de la physique quantique, un qubit est un ensemble de particules élémentaires qui permettrait de stocker une superposition de "0" et de "1", démultipliant ainsi la puissance théorique de futurs ordinateurs quantiques.

"Ce Quantronium est vraiment l'aboutissement de 18 années de Recherche", commente Denis Vion, membre du Groupe Quantronique et co-auteur de l'article de Science, précisant que "la conception, la fabrication et l'expérience de démonstration que nous avons faite" a nécessité 10 mois de travaux.

Plusieurs qubits ont été mis au point dans différents laboratoires, mais le Quantronium présente plusieurs avantages. D'abord, contrairement à d'autres expérimentations, utilisant des particules "piégées dans des cavités" ou des molécules en solution, le qubit du CEA est un composant électronique à part entière, connecté à un dispositif externe, tout en conservant ses propriétés quantiques. "L'avantage du Quantronium est d'être bien découplé du circuit extérieur, tout en restant connecté et donc mesurable à tout moment.", explique-t-on au CEA.

En outre, le composant présente un temps de cohérence - la durée de vie d'une superposition de deux états quantiques - suffisamment long pour "envisager la fabrication de circuits comportant plusieurs bits quantiques couplés sur une même puce, et réaliser ainsi des portes logiques quantiques".

Jugé comme "une étape importante vers l'ordinateur quantique", ce composant devrait donc donner naissance à des circuits plus sophistiqués, permettant notamment "la réalisation de toutes les opérations logiques élémentaires", qui seront nécessaires pour élaborer un véritable processeur quantique.

Pour autant, ce dernier n'est pas d'actualité à court terme. "On espère faire la démonstration d'une porte logique à deux qubits cette année... Mais attention, il s'agit d'expériences de démonstration réalisées en dessous de 0.05 Kelvin. Pas de composants que l'on choisit dans un catalogue...", explique Denis Vion.

La réalité commerciale d'un processeur, et à fortiori d'un ordinateur quantiques est donc encore hypothétique. "Je ne sais même pas si cela se fera un jour.", admet Denis Vion, tout en restant optimiste : "Ce dont je suis convaincu, c'est que cette recherche, dont le but est d'amener la magie du monde quantique à notre échelle (en utilisant des composants électriques) aura des retombées technologiques assez énormes dans un futur plus ou moins lointain."

CEA-SPEC - http://www-drecam.cea.fr/drecam/spec/Pres/pres.html

Cyril Fievet