Comment créer un ordinateur quantique

Le professeur Leo Kouwenhoven est un membre clé de l’équipe d’informatique quantique de Microsoft, et dirige une équipe de chercheurs et d’ingénieurs au laboratoire d’informatique quantique de Microsoft situé à Delft, aux Pays-Bas. Nous avons demandé au Professeur Leo pourquoi il est si difficile de créer un ordinateur quantique.

Pourquoi est-il si difficile de créer un ordinateur quantique ? Nous n’avons pas toutes les réponses à cette question. Mais nous savons que dans le monde des atomes et des molécules, les règles qui régissent leur comportement sont quantiques. Dans notre monde, celui des balles et des pommes qui tombent, les règles sont classiques. Ce que nous ignorons encore, c’est le lien entre ces deux catégories de règles.

Pour créer un ordinateur quantique, il nous faut utiliser notre compréhension classique afin d’établir et de contrôler un système quantique. Et ce n’est pas chose facile. Nous utilisons des signaux et des objets classiques et tentons de « donner vie » au comportement quantique dans ces matériaux.

Mais il ne s’agit pas de mécanique quantique telle que dans les atomes et les molécules. Ici, nous utilisons des puces électroniques et nous les concevons et les contrôlons de façon à ce que le comportement des électrons à l’intérieur de ces puces soit quantique.

L’informatique quantique dans votre poche

Vous vous imaginez peut-être qu’un ordinateur quantique est très petit car on utilise de plus petites particules pour créer un circuit quantique, mais ce n’est pas tout à fait vrai. Le circuit quantique en lui-même est très petit, il est invisible à l’œil nu. Mais la machine qui sert à le refroidir et à le contrôler est énorme. Du moins, par rapport aux ordinateurs que nous transportons avec nous aujourd’hui.

Pourquoi avons-nous besoin de refroidir le circuit avec des machines aussi imposantes ? Eh bien, nous devons les refroidir près du zéro absolu (zéro kelvin) pour obtenir un comportement dominant quantique à l’intérieur de ces puces.

À température ambiante, le comportement est classique et non quantique, là où les objets sont en superposition. C’est-à-dire lorsqu’ils existent dans deux positions de manière simultanée. À ces températures très basses obtenues grâce à des réfrigérateurs de plusieurs mètres de haut, on peut rendre les objets quantiques.

Et cela ne vous viendrait pas à l’idée de les emporter avec vous !

L’approche quantique de Microsoft

L’approche de Microsoft en matière d’informatique quantique est différente. On l’appelle « topologique ». Traditionnellement, créer un circuit quantique revient à construire un château de cartes. Vous essayez de créer une grande structure en plaçant les cartes les unes sur les autres, et le moindre bruit ou la moindre interférence provenant de l’extérieur fait tomber le château de cartes.

Avec un circuit topologique créé à partir de qubits topologiques, on obtient une structure plus proche des blocs de Lego. La construction type Lego vous permet de connecter plus facilement les blocs et de créer de très grandes structures sans les fragiliser.

C’est toute la différence entre les circuits créés avec des qubits et les circuits créés avec des qubits topologiques. Un château de cartes s’agrandit en se fragilisant, tandis qu’une structure type Lego s’agrandit en se renforçant.

« Le futur est quantique »

Notre approche collaborative du quantique signifie que nous pouvons accélérer l’apprentissage scientifique et faire évoluer l’informatique d’un cran. Ces avancées scientifiques sont uniquement possibles en associant l’ingénierie et la théorie.

Avec un qubit topologique stable, on peut évoluer rapidement et contribuer à résoudre des problèmes de la vie réelle grâce à l’informatique quantique. Des problèmes tels que le changement climatique, les problèmes de santé, les défis économiques, les questions d’optimisation telles que les embouteillages, la robotique, et bien plus.

En connectant un ordinateur quantique à la plateforme cloud Azure, nous pouvons mettre cette puissance de calcul à disposition de bien plus de personnes et leur donner la possibilité, ainsi qu’à vous, de faire des choses incroyables.

Nous croyons au futur quantique, et Microsoft s’engage à renforcer cette révolution. Nous voulons également vous voir y participer.