L'atelier scientifique que vous avez co-organisé a abordé la perspective du passage à l’échelle des qubits de spin, qui ne sont pas aussi avancés que les qubits supraconducteurs, à atomes froids ou à ions piégés. La communauté reste-t-elle confiante ?
Oui, car les éléments motivant cette confiance sont inchangés : le spin (comparable au petit aimant d’une charge électronique - un électron ou un trou - sur lequel on encode l’information quantique, ndlr) est très stable, la densité spatiale est élevée (la boîte quantique qui piège le qubit de spin mesure quelques dizaines de nanomètres, ndlr) et la sensibilité à la température est moindre que celle des qubits supraconducteurs.
Dernier argument de poids : l’intégration facilitée avec le CMOS (le procédé standard de fabrication en microélectronique, ndlr), donc avec des fonctions de calcul classique via une puce de contrôle analogique ou digitale. C’est indispensable pour contrôler des dizaines de milliers de qubits et plus. En Europe, le CEA-Leti et l’Imec en préparent l’industrialisation dans leur fonderie.
Il était question des matériaux pour créer les qubits de spin. De nouvelles pistes voient-elles le jour ?
Le professeur Scappucci de l’université de Delft a indiqué que le travail sur les matériaux était essentiel, afin d’éliminer les petits défauts qui créent des variabilités entre les qubits. Lui-même a montré qu’un empilement de germanium et de silicium/germanium pouvait réduire la densité de ces défauts.
Kristiian de Greve, directeur des programmes quantiques à l’Imec, a par ailleurs expliqué que leur stratégie était de développer une technologie modulaire qui s’adapte à différents matériaux, comme le silicium utilisé en électronique, ainsi que le germanium.
C’est le signe que la question du matériau reste ouverte. L’enjeu est d’élaborer un matériau très pur qui minimise la variabilité. L’industrie va progresser plus vite grâce à des systèmes d’instrumentation qui permettent d’étudier rapidement cette variabilité à basse température. A C12, nous sommes convaincus que la grande pureté des nanotubes de carbone, quand ceux-ci sont fabriqués correctement, sera l’élément-clé pour surmonter cet obstacle de la variabilité.
La deuxième thématique était la connectivité des qubits, l’enjeu étant de pouvoir augmenter la complexité des opérations quantiques. Comment la recherche compte-elle s’y prendre ?
Pour le passage à l’échelle, il est plus facile de juxtaposer des modules de plusieurs qubits et de les interconnecter sur des distances de quelques dizaines à une centaine de micromètres. L’amélioration de la connectivité est aussi un moyen d’utiliser des codes de correction d’erreurs qui réduisent la redondance de l’information quantique, donc le nombre de qubits physiques portant cette information.
Pour établir les connexions, deux écoles sont favorisées : le résonateur micro-onde, pour intriquer deux qubits distants, et le déplacement de qubit (ou « shuttling »). A C12, nous suivons la première, à l’instar de groupes de recherche au CEA-Leti et à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, qui ont présenté des résultats prometteurs pour obtenir des portes logiques à haute fidélité.
Le shuttling, lui, consiste à déplacer le qubit de spin dans le substrat jusqu’à un autre qubit, pour accomplir l’intrication. La cohérence du qubit est préservée durant son déplacement, d’après les résultats scientifiques présentés. Mais la distance n’est que de 1 à 2 micromètres, alors qu’un résonateur peut agir à 400 micromètres. Et plus la distance est grande, plus il y a d’espace pour insérer une architecture intégrant un contrôleur classique, ce qui réduit la complexité du contrôle.
A long terme, on aura besoin de cette co-intégration du calcul quantique et de la logique classique, cette dernière ayant pour rôle de router les signaux de contrôle vers les qubits. Une intégration plus dense permet de gagner en performances. C’est l’un des enjeux du programme Q-Loop (débuté en septembre 2024 et fédéré par l’IRT Nanoelec, ndlr). Les deux éléments-clé pour l’industrialisation des qubits de spin seront donc la connectivité et la maîtrise de la variabilité des matériaux.
Quel bilan tirez-vous de cet évènement ?
C’était un atelier de haut niveau. Il a renforcé notre conviction que C12 a fait les bons choix pour développer une technologie unique à grande échelle.
Concernant C12 justement, comment progressez-vous ?
Notre deuxième génération de bus quantique, qui constitue notre résonateur micro-onde, donne des résultats positifs. Un article scientifique en collaboration avec l’Ecole normale supérieure, décrivant notre premier qubit, sera publié ces prochaines semaines. On maintient notre feuille de route pour sortir un premier prototype de puce quantique d’ici à début 2026.
