La quête d’ordinateurs quantiques plus puissants pourrait reposer sur une technologie abandonnée depuis des décennies : les circuits supraconducteurs. Alors que les années 1980 ont été marquées par un battage médiatique initial autour de ces composants ultra-efficaces, ils ont finalement été marginalisés par les puces conventionnelles dégageant de la chaleur. Aujourd’hui, une nouvelle génération de chercheurs revisite cette approche, avec le potentiel d’améliorer considérablement l’évolutivité et l’efficacité de l’informatique quantique.
La promesse oubliée de la supraconductivité
En 1980, IBM a investi massivement dans la technologie supraconductrice, imaginant des ordinateurs capables de minimiser les pertes d’énergie et d’optimiser les performances. Scientific American a même présenté un circuit supraconducteur sur sa couverture, signalant le potentiel perçu de la technologie. Cependant, la nécessité de maintenir des températures extrêmement froides s’est avérée trop coûteuse et peu pratique, ce qui a conduit IBM à abandonner ses efforts en 1983. Malgré cet échec, les principes sous-jacents sont restés pertinents.
SEEQC : remettre la supraconductivité au premier plan
Une entreprise, SEEQC, relance activement cette approche. Leur installation située dans le nord de l’État de New York poursuit les recherches initiées dans le cadre du programme informatique supraconducteur fermé d’IBM. L’entreprise vise à exploiter les puces supraconductrices pour surmonter les limites actuelles de la conception d’ordinateurs quantiques. Leur processus de fabrication consiste à superposer soigneusement du niobium ultrafin sur des matériaux diélectriques, créant ainsi des structures délicates essentielles aux opérations quantiques.
Le problème central : l’efficacité énergétique dans l’informatique quantique
Les ordinateurs conventionnels perdent de l’énergie sous forme de chaleur, ce qui les rend inefficaces à grande échelle. Michael Frank, un informaticien, a noté qu’un ordinateur typique est essentiellement un appareil de chauffage coûteux avec un faible effet secondaire informatique. Les composants supraconducteurs transmettent cependant l’électricité avec une efficacité parfaite, éliminant ainsi ce gaspillage. Le défi consiste à maintenir le froid extrême nécessaire à la supraconductivité – quelques degrés seulement au-dessus du zéro absolu.
La deuxième chance de l’informatique quantique avec les supraconducteurs
Les supraconducteurs ont réapparu à la fin des années 1990 avec la création du premier qubit supraconducteur. Cela a marqué un passage de la réplication de l’informatique conventionnelle à l’exploration de paradigmes informatiques entièrement nouveaux. Aujourd’hui, Google et IBM utilisent des qubits supraconducteurs dans leurs ordinateurs quantiques les plus puissants, démontrant ainsi des avancées potentielles dans la résolution de problèmes scientifiques.
Le goulot d’étranglement : faire évoluer les systèmes quantiques
Malgré ces progrès, les ordinateurs quantiques restent limités par des obstacles techniques pratiques. L’ajout de qubits – les éléments fondamentaux du calcul quantique – nécessite une augmentation exponentielle des mécanismes de contrôle et du câblage. La simple complexité physique crée de la chaleur, dégrade les performances des qubits et limite finalement l’évolutivité.
Solution de SEEQC : puces de contrôle supraconductrices intégrées
L’innovation de SEEQC résout ce goulot d’étranglement. Ils ont développé une puce intégrant des qubits supraconducteurs à un circuit de contrôle supraconducteur conventionnel. Cette conception élimine le besoin de composants à température ambiante encombrants et énergivores qui dominent actuellement l’architecture des ordinateurs quantiques.
Les principaux avantages incluent :
- Chaleur réduite : En gardant tous les composants dans le même environnement cryogénique, le système minimise les interférences thermiques externes.
- Efficacité énergétique : La puce de contrôle supraconductrice fonctionne à une fraction de la puissance requise par les alternatives conventionnelles, améliorant potentiellement l’efficacité énergétique d’un facteur d’un milliard.
- Architecture simplifiée : La conception intégrée réduit la complexité du câblage et les retards de signal, améliorant ainsi le contrôle des qubits et la correction des erreurs.
Le chemin à parcourir
SEEQC teste actuellement ses puces avec différentes conceptions de qubits, montrant des premiers résultats prometteurs. Cependant, la mise à l’échelle des machines d’un million de qubits envisagées par des chercheurs comme David DiVincenzo reste un défi de taille. L’entreprise s’attaque également à des problèmes de physique fondamentaux, tels que la prévention des vortex quantiques de perturber les performances des qubits.
À terme, la renaissance de la technologie supraconductrice des années 1980 pourrait redéfinir l’avenir de l’informatique quantique. En rationalisant l’architecture et en maximisant l’efficacité, l’approche de SEEQC ouvre la voie vers des systèmes quantiques plus puissants, évolutifs et durables.
