Une avancée majeure dans le domaine des ordinateurs quantiques a été réalisée, promettant une réduction significative des coûts. En remplaçant les connexions électriques par des câbles à fibre optique, les chercheurs ont réussi à minimiser la chaleur générée, tout en élargissant le potentiel de ces systèmes innovants. Une étape cruciale vers des ordinateurs quantiques plus pratiques.
Remise en contexte des ordinateurs quantiques, tout repose sur les qubits, les unités fondamentales fonctionnant selon les principes de la mécanique quantique, contrairement aux zéros et uns des ordinateurs actuels. Ils promettent des vitesses de calcul incroyables pour certains problèmes, mais sont très sensibles. La moindre chaleur ou perturbation électromagnétique peut perturber leurs états quantiques délicats.
Les ordinateurs quantiques fonctionnent à des températures juste un peu au-dessus du zéro absolu. Pour maintenir ces températures, des systèmes de refroidissement massifs, appelés réfrigérateurs à dilution, coûtent plusieurs millions d’euros.
Des chercheurs de l’Institut des Sciences et Technologies d’Autriche (ISTA) ont réalisé une percée qui pourrait réduire considérablement les coûts de ces ordinateurs, en éliminant l’une des principales sources de chaleur.
Les signaux électriques dans ces ordinateurs circulent à travers des threads, générant de la chaleur à cause de la résistance. Avec des millions de signaux qui interagissent constamment avec les qubits, la chaleur s’accumule rapidement, obligeant à des systèmes de refroidissement plus grands et plus coûteux.
Les chercheurs ont remplacé ces connexions électriques par des câbles à fibre optique, qui peuvent transmettre des signaux par la lumière au lieu de l’électricité. Les fibres optiques sont pratiquement sans chaleur et présentent d’autres avantages, comme une largesse de bande plus élevée et moins d’interférences électromagnétiques.
Cependant, un défi subsiste : les qubits ne peuvent pas traiter directement les signaux optiques. L’équipe de l’ISTA a donc mis au point un transducteur électro-optique intelligent pour convertir les signaux optiques en micro-ondes que les qubits peuvent comprendre, et vice versa.
Georg Arnold, co-auteur principal de l’étude publiée dans Nature Physics, a déclaré que cette nouvelle approche pourrait leur permettre d’augmenter le nombre de qubits utilisables afin qu’ils deviennent pratiques pour de réelles computations. Il a également indiqué que cela prépare le terrain pour relier plusieurs ordinateurs quantiques via des connexions à fibre optique à température ambiante. Cette technologie élimine aussi beaucoup d’électronique limitant les performances.
Cela dit, cette nouvelle méthode n’est encore qu’un prototype avec beaucoup de potentiel d’amélioration. Néanmoins, elle représente une étape cruciale vers des systèmes quantiques ne nécessitant pas de super-refroidissement de tous les composants. Cela pourrait les rendre beaucoup plus pratiques et abordables à construire et à exploiter à grande échelle.
Il va sans dire qu’un ordinateur quantique véritablement utile à grande échelle est probablement encore à quelques décennies, mais des découvertes comme celle-ci nous rapprochent un peu plus de cet objectif.