Transformer un rêve d’informatique quantique d’un million de qubits en réalité
James Clarke pense que l’informatique quantique ne deviendra pratique que lorsque l’industrie fabriquera des puces bourrées de plus d’un million de bits quantiques corrigés des erreurs.
L’objectif de créer un système quantique avec autant de qubits n’est pas unique à une seule entreprise IBM, Google et des startups comme PsiQuantum ont tous annoncé des plans pour construire des machines aussi grandioses, mais Clarke, directeur du matériel quantique chez Intel, pense que le géant des semi-conducteurs a un unique avantage à rendre cette réalité possible grâce à son approche de développement axée sur la fabrication.
Dans un article de recherche évalué par des pairs publié plus tôt cette année, Intel affirme avoir fabriqué avec succès plus de 10 000 matrices, chacune avec trois à 55 points quantiques, sur une tranche de 300 millimètres avec un rendement supérieur à 95 %. Cette étape, que le fabricant de puces a franchie en partenariat avec l’institut de recherche néerlandais QuTech, représentait un rendement et un nombre de qubits nettement plus élevés que ce que les universités et les laboratoires, y compris ceux utilisés par d’autres entreprises, ont atteint à ce jour.
Clarke dit qu’atteindre un tel exploit n’était pas anodin, rendu possible en grande partie par le fait qu’Intel, contrairement à la plupart des autres entreprises qui poursuivent des objectifs quantiques, gère ses propres fabs, que l’entreprise a également utilisées pour fabriquer la logique de contrôle nécessaire qui permet un tel densité de qubits.
Ce que nous avons fait, c’est que nous avons adopté l’approche de type universitaire pour fabriquer des qubits, et nous avons utilisé les outils de notre boîte à outils de notre usine de transistors avancés pour fabriquer ces appareils avec une très grande uniformité, un très haut rendement et de bonnes performances, Clarke raconte La prochaine plateforme.
Lorsqu’Intel a commencé ses efforts quantiques en 2015 avec QuTech, qui est associé à l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, les deux organisations ont exploré plusieurs façons de fabriquer des qubits. Une voie prometteuse était le qubit supraconducteur, qui a permis à l’entreprise de produire une puce de test supraconducteur de 17 qubits en 2017.
Mais Clarke dit qu’Intel et QuTech ont finalement trouvé de plus grandes capacités avec les qubits de spin, ce qui implique de coder le zéro ou l’un du qubit dans le spin d’un seul électron. Chacun de ces électrons est essentiellement piégé dans le canal de ce qui ressemble à un transistor, c’est pourquoi le fabricant de puces a pu utiliser ses usines de transistors pour fabriquer ces types de puces quantiques.
La décision de renoncer à la route des qubits supraconducteurs, que d’autres organisations empruntent, a apparemment porté ses fruits, selon Clarke, car les qubits de spin d’Intel sont environ un million de fois plus petits.
Ainsi, bien que nous n’en soyons pas là aujourd’hui, à l’avenir, nous pensons que nous pourrons évoluer beaucoup plus rapidement, arriver à avoir une densité de qubits beaucoup plus élevée dans nos appareils, dit-il.
La possibilité de regrouper 10 000 réseaux de qubits de spin dans une seule plaquette a une implication passionnante pour Clarke, même si elle est actuellement théorique.
Si nous devions produire plusieurs de ces wafers ou devrais-je dire, quand nous le faisons, quand nous le faisons régulièrement si nous les testons tous, nous aurons créé plus de qubits sur ces wafers que n’importe quelle entreprise n’en a jamais créé au cours de la durée de vie de leurs expériences . Ce serait mon hypothèse, dit-il. Les universités les fabriquent, et leurs laboratoires de recherche, ils en produisent quelques-uns à la fois. Même dans l’espace supraconducteur, je pense que le nombre serait beaucoup plus petit.
L’autre avantage qu’Intel tire de la fabrication de ses propres puces quantiques est que, comme les autres puces qu’il développe, il peut exécuter des analyses statistiques pour apporter d’autres améliorations.
Nous pouvons transmettre ces informations à notre usine pour fabriquer de meilleurs appareils. Nous pouvons ensuite sélectionner les meilleurs appareils à ce stade et les transmettre pour des tests supplémentaires. Ainsi, en ayant une tranche pleine d’appareils, nous obtenons vraiment une énorme quantité de données, ce qui nous permet en fait d’aller beaucoup plus vite, dit Clarke.
Même si cela permet à Intel d’aller plus vite, Clarke pense que l’industrie est encore à environ une décennie d’avoir un ordinateur quantique qui peut être utilisé à des fins pratiques, dans des domaines comme la cryptographie, l’optimisation, la chimie, les matériaux et la finance. Cela peut sembler long, mais mis en perspective avec d’autres technologies développées par Intel, la chronologie ne semble pas déplacée.
Si vous regardez la chronologie entre le premier transistor, le premier circuit intégré et le premier microprocesseur, ces délais ont tendance à se produire sur une période de 10 à 15 ans. Et donc, dans chaque grand progrès qu’Intel a fourni, une porte métallique à haute k, trois portes, tout cela s’est produit sur une chronologie de type décennale. Cela ne veut pas dire que les gens ne peuvent pas se développer plus rapidement, mais ce sont des choses difficiles à faire. Quantum est plus difficile que de fabriquer un transistor. Alors, pourquoi devrions-nous nous attendre à ce que cela se produise plus rapidement qu’un cycle de développement technologique typique ? il dit.