Développement de la puce du futur

Des chercheurs et concepteurs du College of Sydney et de Microsoft Corporation ont ouvert le prochain chapitre de la technologie quantique avec la création de la puce solitaire capable de produire des signaux de gestion pour des milliers de qubits, les éléments constitutifs des ordinateurs quantiques. « Pour réaliser le potentiel du traitement quantique, les appareils devront exécuter des milliers de qubits sinon d’innombrables », a déclaré le professeur David Reilly, un développeur de la puce qui garde une place commune avec Microsoft et le College of Sydney. «Les plus grands systèmes informatiques quantiques du monde fonctionnent actuellement avec seulement 50 qubits environ», a-t-il déclaré. « Cette petite échelle est en partie due aux limitations de l’architecture physique réelle qui contrôle les qubits. » « Notre nouveau surnom met un terme aux limitations des gens. » Les résultats ont déjà été publiés par nature Electronics. La plupart des techniques quantiques nécessitent des pièces quantiques, ou qubits, à utiliser à des températures proches du total absolument nul (-273,15 niveaux). Cela leur évite de perdre leur «quantique», le type de matière ou de lumière dont disposent les systèmes informatiques quantiques pour effectuer leurs calculs spécialisés. Pour s’assurer que les gadgets quantiques peuvent faire quoi que ce soit d’utile, ils ont besoin d’instructions. Cela signifie envoyer et recevoir des signaux électroniques vers et depuis les qubits. Avec les structures quantiques actuelles, cela implique beaucoup de câbles. « Les appareils actuels créent une magnifique gamme de câbles pour contrôler les signaux; ils ressemblent à une maison ou à un lustre d’oiseaux dorés inversés. Ils sont assez, mais fondamentalement irréalistes. Cela signifie que nous ne pouvons pas faire évoluer les appareils pour effectuer des calculs utiles. Il existe un véritable goulot d’étranglement de la productivité d’entrée », a déclaré le professeur Reilly, également chercheur en chef au Centre ARC pour les techniques quantiques conçues (EQUS). Ingénieur d’équipement principal de Microsoft, le docteur Kushal Das, inventeur conjoint de la puce, a déclaré: « Notre appareil supprime tous ces câbles. Avec seulement deux câbles transportant des détails en entrée, il peut générer des signaux de contrôle pour des milliers de qubits. » modifie tout pour le traitement quantique. « La puce de contrôle a été développée dans les Microsoft Quantum Labs de l’Université de Sydney, un partenariat commercial-universitaire distinctif qui change la façon dont les scientifiques relèvent les défis de l’ingénierie. » Construire un ordinateur quantique est probablement le plus difficile travail technologique du XXIe siècle. Cela ne peut pas être accompli en travaillant avec une petite équipe dans un laboratoire universitaire dans un pays, mais exige le niveau offert par un géant mondial de la technologie comme Microsoft », a déclaré le professeur Reilly.« Grâce à notre collaboration avec Microsoft, nous n’avons pas simplement conseillé un architecture théorique pour vaincre le goulot d’étranglement d’entrée-productivité, nous l’avons construite. «Nous l’avons maintenant démontré en concevant une puce de silicium personnalisée et en la couplant à un programme quantique», a-t-il déclaré. « Je suis convaincu qu’il s’agit en fait du circuit intégré le plus avancé réellement conçu pour fonctionner à de fortes plages de températures cryogéniques. » S’ils sont réalisés, les ordinateurs quantiques promettent de révolutionner la technologie de l’information en résolvant des problèmes dépassant le cadre des ordinateurs classiques dans des domaines aussi divers que la cryptographie, les médicaments, les finances, l’intellect artificiel et la logistique. Les ordinateurs quantiques sont à un stade identique à celui des systèmes informatiques traditionnels dans les années 1940. Des appareils comme ENIAC, le premier ordinateur personnel numérique au monde, nécessitaient des domaines de techniques de contrôle pour obtenir toute fonctionnalité utile. Il a mis des années à surmonter les difficultés technologiques et d’ingénierie qui permettent désormais à des milliards de transistors de s’intégrer dans votre téléphone portable. « Notre marché est confronté à des défis peut-être encore plus importants pour envisager le traitement quantique au-delà du stade ENIAC », a déclaré le professeur Reilly. «Nous devons concevoir des puces de silicium très complexes qui fonctionnent à 0,1 Kelvin», a-t-il déclaré. « C’est un environnement 30 fois plus frais que l’espace lointain. » L’étude de doctorat du docteur Sebastian Pauka au Collège de Sydney a englobé une grande partie du travail d’interface des gadgets quantiques à l’aide de la puce. Il a déclaré: « Le fonctionnement à des températures aussi froides indique que nous avons un budget de puissance remarquablement bas. Si nous essayons de mettre plus d’énergie dans le système, nous surchauffons l’ensemble. » Afin d’atteindre leurs résultats, les scientifiques de Sydney et de Microsoft ont construit le circuit incorporé le plus avancé à utiliser à des températures cryogéniques. «Nous avons maintenant réalisé cela grâce à la technologie un système qui fonctionne à proximité des qubits sans avoir perturbé leurs procédures», a déclaré le professeur Reilly. «Les systèmes de gestion actuels des qubits sont en quelque sorte retirés du mouvement. Ils existent vraiment principalement à température ambiante.» Dans notre programme, nous n’avons pas besoin de quitter le système cryogénique. Le pseudo est là avec les qubits. Cela signifie une énergie plus faible et de meilleures vitesses. C’est un véritable système de contrôle pour la technologie quantique. «