Comment créer un ordinateur quantique

Le professeur Leo Kouwenhoven est un membre clé de l’équipe de Microsoft dédiée à l’informatique quantique. Il dirige également 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 mettre au point un ordinateur quantique.

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

Or, pour mettre au point un ordinateur quantique, nous devons utiliser notre compréhension classique afin de créer et contrôler un système quantique. Et ça, ce n’est pas simple. 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 molécules. Ici, nous utilisons des puces électroniques et nous les concevons et les contrôlons de façon à ce que le comportement dominant des électrons à l’intérieur de ces puces soit quantique.

L’informatique quantique dans votre poche

On peut s’imaginer qu’un ordinateur quantique est très petit car on utilise de petites particules pour créer un circuit quantique, mais cela 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 dont on a besoin pour le refroidir et le contrôler est énorme. Du moins, par rapport aux ordinateurs que nous avons dans nos poches aujourd’hui.

Pourquoi faut-il refroidir le circuit avec d’énormes machines ? En fait, nous devons l’amener à une température proche du zéro absolu (zéro kelvin) pour obtenir un comportement dominant quantique à l’intérieur de ces puces.

À température ambiante, le comportement des objets est classique, et non quantique là où les objets sont en superposition, c’est-à-dire dans deux positions en même temps. À ces températures extrêmement basses, que l’on obtient en utilisant des réfrigérateurs de plusieurs mètres de haut, on peut rendre les objets quantiques.

Et tout cela n’est pas transportable !

L’approche quantique de Microsoft

L’approche de Microsoft en matière d’informatique quantique est différente. On l’appelle « topologique ». Traditionnellement, la création d’un circuit quantique s’apparente à la construction d’un château de cartes. On essaie d’ériger 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 basé sur des qubits topologiques, on obtient une structure plus proches des briques de Lego. Avec des Lego, il est plus facile de connecter les briques 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. Tandis qu’un château de cartes s’agrandit en se fragilisant, une structure de type Lego s’agrandit en se renforçant.

« L’avenir est quantique »

Notre approche collaborative du quantique nous permet d’accélérer l’apprentissage scientifique et de faire passer l’informatique au niveau supérieur. Ces progrès scientifiques sont uniquement réalisables en associant l’ingénierie et la théorie.

Avec des qubits topologiques stables, on peut évoluer rapidement et contribuer à résoudre des problèmes de la vie réelle au moyen de l’informatique quantique. Ces problèmes incluent le changement climatique, les problématiques de santé, les difficultés économiques, les questions d’optimisation telles que les embouteillages, la robotique, et bien plus encore.

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 permettre, ainsi qu’à vous, de réaliser des choses incroyables.

Selon nous, l’avenir est quantique, et Microsoft s’engage à soutenir cette révolution. Nous tenons également à ce que vous en fassiez partie.